La chaudière des réacteurs à eau sous pression

Publié par : EDP Sciences

L'objet de cet ouvrage est d'aborder de façon exhaustive les questions concernant la conception et le fonctionnement des chaudières des réacteurs à eau sous pression équipant les centrales nucléaires. Il est destiné aux futurs ingénieurs de l'industrie nucléaire. LA COLLECTION GENIE ATOMIQUE A OBTENU LE PRIX SPECIAL DU JURY SFEN 2006 (Le Prix SFEN récompense une oeuvre de caractère scientifique et technique concernant l'énergie nucléaire.).


Consulter un extrait ci-dessous

La demande en pétrole s'est emballée au cours des années 1960 et la production a suivi difficilement. Dans les années 1970, la France dépendait de l'extérieur pour 76 % de son approvisionnement en énergie (66 % pour le pétrole importé). L'électricité produite par les six centrales nucléaires graphite-gaz alors en service représentait moins de 2 % de l'énergie consommée. L'énergie nucléaire apparaissait comme le seul moyen, à côté d'un effort d'économie, pour diminuer la dépendance de la France à l'égard du pétrole. Les sites propices à la construction de barrages hydroélectriques étaient déjà équipés en bonne partie. Les autres sources d'énergie étaient (et sont toujours) incapables d'assurer économiquement la production nécessaire.


Le 5 mars 1974, un conseil interministériel décida un programme de 16 unités identiques de 900 MW. L'objectif était d'atteindre un taux d'indépendance énergétique de 50 % en 1990, en remplaçant progressivement la plupart des centrales au charbon ou au pétrole par des centrales nucléaires. EDF en construira au total 34. Ã? partir de 1976 débuta un nouveau palier de 20 unités de 1 300 MW dont la première a été couplée au réseau en juin 1984 à Paluel. La première d'une nouvelle série de 1 450 MW, Chooz B1, de conception totalement française, a été engagée en 1984 sur le lieu même où fût construit le premier REP français, Chooz A (300 MW).


L'énergie nucléaire est aujourd'hui en France la principale source d'électricité, assurant plus de 75 % des besoins. Elle procure une énergie abondante et bon marché dans d'excellentes conditions de disponibilité et de souplesse. La réussite du programme français tient à plusieurs facteurs. Le premier vient de la définition d'une politique énergétique claire, menée avec constance par les gouvernements successifs jusqu'en 1997, appuyée sur une administration inflexible vis-à-vis de la sûreté, soucieuse de la défense de l'environnement et efficace dans l'examen des dossiers. Le CEA a apporté un soutien technique aux constructeurs, aux exploitants et aux autorités de sûreté. La structure industrielle française, très centralisée, a concentré les efforts et réparti les tâches sans multiplier les rivalités et les doubles emplois : un maître d'Å?uvre unique, EDF, exploitant les centrales dont il est l'architecte industriel ; deux groupes industriels puissants, hautement qualifiés, héritiers de longues traditions de qualité, Framatome pour les chaudières nucléaires, Alstom pour les groupes turboalternateurs ; un opérateur principal pour le cycle du combustible, Cogema, fournissant un éventail complet de services, depuis la mine jusqu'au retraitement.


Ces centrales sont dites " à cycle indirect " car elles comportent deux circuits distincts, le circuit primaire qui extrait l'énergie produite par le réacteur et la transfère au circuit secondaire, qui la transforme en vapeur, puis en électricité.

L'eau du circuit primaire circule dans le réacteur pour y être réchauffée au contact du combustible où se produisent les fissions. Elle passe ensuite dans les générateurs de vapeur où l'eau du circuit secondaire se transforme en vapeur au contact des tubes parcourus par l'eau chaude du circuit primaire. La vapeur entraîne le groupe turboalternateur producteur d'électricité puis passe dans le condenseur pour y être refroidie, condensée et renvoyée dans les générateurs de vapeur (figure 1.1).


Le cycle est indirect puisque la vapeur est produite dans le circuit secondaire, complètement séparé du circuit primaire. Le rendement global d'une centrale de type N4 (palier 1 450 MW) est de 34,5 %, très inférieur au rendement de plus de 50 % des centrales à gaz à cycle combiné.

Entre deux rechargements de combustible, la centrale peut fonctionner à toute puissance entre la puissance nominale et le minimum technique. En régime transitoire, la centrale est conçue pour permettre, soit des variations brusques de ±10 % de la puissance nominale, soit des variations continues en rampe de ±5 % de la puissance maximale par minute, soit l'îlotage (l'alternateur déconnecté du réseau électrique alimente uniquement les auxiliaires électriques de la centrale). Cela permet de satisfaire tous les besoins du réseau. En régime permanent, la centrale fonctionne en turbine prioritaire.


Dans une centrale nucléaire fonctionnant en régime permanent, la puissance mécanique de la turbine et la puissance électrique qui en résulte doivent être égales, au rendement près, à la puissance thermique de la chaudière (puissance du cÅ?ur produite par les fissions, plus puissance des pompes primaires). Ã? partir d'un fonctionnement stable, si la puissance de consigne du régulateur de la turbine est modifiée, le débit vapeur suit la variation de puissance. Les conditions de transfert thermique dans les générateurs de vapeur sont modifiées. Il en résulte une modification de la température du fluide primaire.


Supposons le réacteur sans régulation. Sous l'effet des contre-réactions neutroniques la température du fluide primaire évolue pour ramener la puissance primaire au niveau de la puissance secondaire. Ainsi une augmentation de puissance secondaire entraîne un refroidissement du circuit primaire qui, à cause du coefficient de température négatif du modérateur, provoque dans le cÅ?ur un dégagement de réactivité supplémentaire, jusqu'à ce que la puissance primaire soit égale à la puissance secondaire. Inversement, une réduction de la puissance secondaire entraîne une baisse de la puissance primaire par échauffement.


On peut faire fonctionner le réacteur à une puissance inférieure à 15 % de la puissance nominale. La vapeur produite est utilisée par la turbine ou évacuée au condenseur. La température primaire est réglée manuellement par la position des grappes de contrôle.


Le régime d'attente à chaud est de courte durée. Le réacteur est critique avec une puissance inférieure à 2 % de la puissance nominale. Il est prêt à remonter en puissance. La vapeur est évacuée au condenseur par le contournement de la turbine ou est déchargée à l'atmosphère. La puissance du réacteur est ajustée manuellement par le réglage des grappes de contrôle.


L'îlotage est un régime où le turboalternateur, découplé du réseau, alimente les seuls auxiliaires de la centrale. Le réacteur peut fonctionner jusqu'à 30 % de la puissance nominale, le contournement de la turbine étant partiellement ouvert pour évacuer une partie de la vapeur.



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Informations
Date :

05/12/2011


Langue :

Français


Pages :

308


Consultations :

5540


Note :
Format :

PDF / EPUB


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Résumé

Auteur : Coppolani Pierre


Editeur : EDP Sciences


Parution : 2004

ISBN : 9782759801572

Tags : Ebook sciences, ebook scientifique, chaudière, réacteurs à eau sous pression
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