309 CHAPITRE LES CENTRALES ÉLECTRONUCLÉAIRES 12 1⎮ 1 La description d’une centrale nucléaire 1I 1 I 1 Présentation générale d’un réacteur à eau sous pression Toute centrale électrique thermique produit, en faisant passer de la chaleur d’une source chaude vers une source froide, de l’énergie mécanique qu’elle transforme en électricité. Les centrales classiques utilisent la chaleur dégagée par la combustion de combustibles fossiles (fuel, charbon, gaz). Les centrales nucléaires utilisent celle qui est dégagée par la fission d’atomes d’uranium ou de plutonium. La chaleur produite permet de vaporiser de l’eau. La vapeur est ensuite détendue dans une turbine qui entraîne un alternateur générant un courant électrique triphasé d’une tension de 400000 V. La vapeur, après détente, passe dans un condenseur où elle est refroidie au contact de tubes dans lesquels circule de l’eau froide provenant de la mer, d’un cours d’eau (fleuve, rivière) ou d’un circuit de réfrigération atmosphérique. Chaque réacteur comprend un îlot nucléaire, un îlot conventionnel, des ouvrages de prise et de rejet d’eau et éventuellement un aéroréfrigérant. L’îlot nucléaire comprend essentiellement la chaudière nucléaire constituée du circuit primaire et des circuits et systèmes assurant le fonctionnement et la sûreté du réacteur: les circuits de contrôle chimique et volumétrique, de refroidissement à l’arrêt, d’injection de sécurité, d’aspersion dans l’enceinte, d’alimentation en eau des GV, les systèmes électriques, de contrôle-commande et de protection du réacteur. À la chaudière nucléaire sont également associés des circuits et systèmes assurant des fonctions supports: traitement des effluents primaires, récupération du bore, alimentation en eau, ventilation et climatisation, alimentation électrique de sauvegarde (groupes électrogènes à moteur diesel). L’îlot nucléaire comprend également les systèmes d’évacuation de la vapeur vers l’îlot conventionnel, ainsi que le bâtiment abritant la piscine d’entreposage du combustible. L’îlot conventionnel comprend notamment la turbine, l’alternateur et le condenseur. Certains composants de ces matériels participent à la sûreté du réacteur. Les circuits secondaires appartiennent pour partie à l’îlot nucléaire et pour partie à l’îlot conventionnel. La sûreté des réacteurs à eau sous pression est assurée par une série de barrières étanches, résistantes et indépendantes, dont l’analyse de sûreté doit démontrer l’efficacité en situation normale de fonctionnement et en situation d’accident. Ces barrières sont généralement au nombre de trois, constituées par la gaine du combustible (voir point 1⏐1⏐2) pour la première barrière, le circuit primaire et les circuits secondaires principaux (voir point 1⏐1⏐3) pour la deuxième barrière et l’enceinte de confinement du bâtiment réacteur (voir point 1⏐1⏐5) pour la troisième barrière. 1I 1 I 2 Le cœur, le combustible et sa gestion Le cœur du réacteur est constitué de « crayons » composés de pastilles d’oxyde d’uranium ou d’un mélange d’oxydes d’uranium et de plutonium (combustible dit MOX) contenues dans des tubes métalliques appelés « gaines » groupés en « assemblages » de combustible. Lors de leur fission, les noyaux d’uranium ou de plutonium émettent des neutrons qui provoquent, à leur tour, d’autres fissions: c’est la réaction en chaîne. Ces fissions nucléaires dégagent une grande quantité d’énergie, sous forme de chaleur. L’eau du circuit primaire, qui pénètre dans le cœur par la partie inférieure à une température d’environ 285 °C, remonte le long des crayons combustibles et ressort par la partie supérieure à une température de l’ordre de 320 °C. Au début d’un cycle de fonctionnement, le cœur présente une réserve d’énergie très importante. Celle-ci diminue progressivement pendant le cycle au fur et à mesure que disparaissent les noyaux fissiles. La réaction en chaîne, et donc la puissance du réacteur, est maîtrisée par: – l’introduction plus ou moins profonde dans le cœur de dispositifs appelés grappes de commande qui contiennent des éléments absorbant les neutrons. Elle permet de démarrer et d’arrêter le réacteur et d’ajuster sa puissance à la puissance électrique que l’on veut produire. La chute des grappes par gravité permet l’arrêt automatique du réacteur; – la teneur en bore (absorbant les neutrons) de l’eau du circuit primaire qui est ajustée pendant le cycle en fonction de l’épuisement progressif du combustible en matériau fissile. En fin de cycle, le cœur du réacteur est déchargé afin de renouveler une partie du combustible. Assemblage combustible pour un réacteur à eau sous pression
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