réacteur nucléaire - physique.

« 4 TYPES DE RÉACTEURS Les premiers réacteurs nucléaires de grande échelle ont été construits en 1944 aux États-Unis pour la production d’armes nucléaires.

Le combustible était de l’uraniumnaturel, et le modérateur du graphite.

Le plutonium était fabriqué dans ces sites par absorption de neutrons par l’uranium-238, la chaleur produite n’étant pas utilisée.

Onclasse généralement les centrales selon le type de réacteur dont elles sont équipées. 4.1 Réacteurs UNGG Les réacteurs UNGG (Uranium Naturel-Graphite-Gaz) utilisent de l’uranium naturel métallique comme combustible, le modérateur étant le graphite, et le gaz carboniquefaisant office de fluide caloporteur.

Ce type de réacteur, de très grande sûreté, présente toutefois certains inconvénients : son rendement thermique est limité car latempérature du réacteur ne peut pas être très élevée ; les investissements sont plus importants que pour une centrale à eau ordinaire, à puissance égale.

Ainsi en France,la construction de réacteurs UNGG a été abandonnée depuis 1969, au profit des réacteurs à eau pressurisée (PWR). 4.2 Réacteurs Mangox et AGR Les réacteurs Mangox doivent leur nom au matériau employé pour la gaine des éléments combustibles, un alliage au magnésium.

Ils utilisent de l’uranium naturel et lesystème de refroidissement fonctionne au gaz carbonique.

Après 1971 ont été construits des réacteurs AGR (Advanced Gas cooled Reactor), utilisant de l’uraniumlégèrement enrichi (à environ 1,7 p.

100 en 235U) sous forme d’oxyde. 4.3 Réacteurs RBMK Les réacteurs RBMK (Reactor Bolchoe Molchnastie Kipiachie, ce qui signifie « réacteur, grande puissance, canal ») fonctionnent à l’uranium enrichi à 1,8 p.

100 en 235U ; le modérateur est le graphite et le fluide caloporteur est de l’eau en ébullition.

Le parc électronucléaire de l’ex-URSS est constitué à 40 p.

100 de ce type de réacteur.

Leurssystèmes ne sont pas autorégulés en raison de leur coefficient de température positif.

La centrale de Tchernobyl disposait d’un réacteur de ce type, qui s’est emballé en1986 à la suite de décisions inconsidérées de la part des opérateurs, mais aussi en raison des risques intrinsèques à ce type de réacteur. 4.4 Réacteurs à eau pressurisée (REP et EPR) 4.4. 1 Réacteurs REP ou PWR Ces systèmes sont à cycle direct, sans échangeurs de chaleur ; l’eau en ébullition circule dans le cœur du réacteur, ainsi que dans la turbine et le condenseur.

On distingueles réacteurs à eau pressurisée (PWR : Pressurized Water Reactor, ou REP : réacteurs à eau pressurisée) et les réacteurs à eau lourde (PHWR : Pressurized Heavy WaterReactor).

Le programme français de production d’énergie électronucléaire repose principalement sur la filière des réacteurs à eau ordinaire sous pression. Dans ce type de réacteur, l’eau pressurisée (à 155 bars ou 15,5 × 10 5 Pa) constitue à la fois le modérateur et le fluide caloporteur.

Le combustible est du dioxyde d’uranium enrichi à 3 p.

100 ; il se présente sous la forme de pastilles, placées dans 264 tubes (gainés de zircoloy, alliage de zirconium, peu absorbant de neutrons, et constituant unebarrière à la contamination de l’eau) assemblés avec 24 tubes guides, dans lesquels peuvent pénétrer les barres absorbantes, ainsi qu’un tube central pour les mesures deflux. Le combustible est réfractaire, d’une température de fusion de 2 800 °C, stable sous irradiation et ne réagissant pas chimiquement avec l’eau.

Au centre des pastilles, latempérature est de 1 800 °C, et au contact de l’eau, elle atteint 330 °C.

Le combustible est placé dans une cuve remplie d’eau, qui est en acier inoxydable.

La paroi de lacuve est d’une épaisseur de 22 cm.

Les quatre générateurs de vapeur présentent un débit de 1 940 t/h. Le circuit primaire, qui véhicule l’eau ayant circulé dans le cœur du réacteur, constitue une seconde barrière contre la radioactivité car il ne passe pas dans la turbine,contrairement au circuit secondaire, avec la vapeur produite dans les générateurs de vapeur.

Cet ensemble se trouve dans le bâtiment réacteur, qui isole le réacteur del’extérieur en constituant une barrière supplémentaire contre la radioactivité et les phénomènes naturels, accidentels ou de destruction délibérée.

Le bâtiment réacteur secompose d’un radier en béton précontraint qui en constitue l’assise, d’une enceinte intérieure en béton précontraint et une autre en béton armé à l’extérieur.

La centrale deTchernobyl ne disposait pas d’un bâtiment réacteur.

Dans un réacteur de ce type, 15 tonnes d’uranium naturel permettent d’obtenir un milliard de kilowattheures (kWh). Dans les réacteurs à eau lourde, le combustible est l’uranium naturel, le modérateur est de l’eau lourde dont la température s’élève à 68 °C, et le fluide caloporteur est del’eau lourde à une pression de 90 bars. 4.4. 2 Réacteurs EPR Conçu par la société Framatome-ANP, née de l’alliance du groupe français Areva et du consortium allemand Siemens, l’EPR (European Pressurized Water Reactor) est unréacteur nucléaire de troisième génération dit « évolutionnaire », car il dérive des réacteurs à eau pressurisée KONVOI (allemand) et de type N4 (français). Par rapport aux réacteurs les plus récents en service, il présente des avancées significatives sur le plan technique, économique et de la sûreté du site : • une puissance électrique de 1 600 MW ;• une durée de vie technique de 60 ans ;• une consommation d’uranium plus faible (15 p.

100 en moins), d’autant plus que le cœur peut accepter 50 à 100 p.

100 d’assemblages MOX (oxyde mixte de plutonium etd’uranium), permettant ainsi le recyclage du plutonium ;• un rendement plus élevé avec une amélioration des taux de combustion d’environ 25 p.

100 , ce qui permet de réduire les déchets nucléaires à vie longue;• une sûreté accrue, qui vise en particulier à limiter le risque de fusion du cœur du réacteur doublé de la mise en place d’un dispositif de récupération (appelé « cendrier »)de la partie fondue en cas d’accident grave, ainsi qu’à réduire le niveau d’exposition du personnel aux radiations. En 2004, le conseil d’administration d’Électricité de France (EDF) a décidé d’installer un prototype EPR sur le site nucléaire de Flamanville (Normandie).

Le démarrage destravaux de l’EPR est prévu pour la fin de l’année 2007 et son exploitation commerciale à l’horizon 2012.

Par ailleurs, la Finlande s’est elle aussi dotée d’un EPR qui doitentrer en service en 2009 — ce qui permettra de dresser un premier bilan de ce nouveau type de réacteur. Toutefois, en dépit de ses avantages, l’EPR est loin de faire l’unanimité, en particulier du côté des écologistes qui dénoncent la politique énergétique pro-nucléaire de laFrance au détriment du développement d’énergies renouvelables. 4.5 Réacteurs à neutrons rapides (RNR) Les réacteurs RNR ne possèdent pas de modérateur et peuvent produire plus de neutrons qu’ils n’en consomment, ce qui permet une économie d’uranium.

Le premierréacteur nucléaire à produire de l’électricité était de ce type.

Il a été mis en service en 1951, aux États-Unis, dans l’État de l’Idaho.

En France, les surgénérateurs Phénix(233 MW) et Superphénix (1 300 MW) sont également équipés de ce type de réacteur.. »