Réacteurs à eau pressurisée

Le modèle de réacteur le plus répandu …

Les réacteurs à eau pressurisée (REP) constituent l’essentiel du parc actuel : 60 % dans le monde et 80 % en Europe, près de 100 % en France. En 1995, leur puissance électrique totale installée s’élevait à 221,6 Gigawatts.

Les réacteurs REP sont dits de seconde génération, car ils ont pris la succession des premiers réacteurs, dont beaucoup fonctionnaient à l’uranium naturel. Ils sont de conception américaine. Leur essor date des années 1970, où il a été possible de disposer à des fins civiles d’uranium modérément enrichi. En France, les REP ont été construits par la société FRAMATOME principalement dans les années 80.

Le combustible modérément enrichi (de 3 à 5%) en uranium-235 fissile permet d’utiliser l’eau ordinaire pour ralentir les neutrons. L’eau qui ralentit les neutrons et refroidit également le cœur du réacteur est sous haute pression (environ 150 atm) et ne bout pas. Elle passe à travers un échangeur de chaleur où elle transfère sa chaleur à de l’eau maintenue à une pression plus faible. Cette eau « secondaire », portée à ébullition dans ce générateur de vapeur, actionne, comme dans les réacteurs à eau bouillante, BWR une turbine pour produire de l’électricité.

La vapeur secondaire qui se détend dans la turbine n’est donc pas en contact avec des éléments radioactifs. Elle est recyclée après avoir été condensée. Le panache de vapeur qui s’échappe de la tour de la centrale provient d’un troisième circuit d’eau tertiaire qui refroidit le condenseur. Pour être rejeté dans l’environnement, un produit radioactif doit franchir trois barrières : franchir la gaine de zirconium qui entoure et contient les pastilles de combustible ; passer de l’eau primaire à l’eau secondaire puis de l’eau secondaire à l’eau tertiaire. De ce fait, les réacteurs REP sont les plus propres des réacteurs de seconde génération.

Ces multiples obstacles, qui garantissent un fonctionnement propre, ont un coût : celui d’échangeurs et de générateurs de vapeur complexes.

L’eau primaire sous pression sert à la fois de fluide « caloporteur » et de modérateur. Ce double rôle offre une sécurité importante. Si l’eau disparaît brutalement à la suite d’une rupture de canalisation, la chaleur n’est plus évacuée. Mais en même temps, l’eau jouant aussi le rôle de modérateur, les neutrons ne sont plus ralentis, la réaction en chaîne s’arrête et avec elle le dégagement de l’énergie de fission. L’arrêt des fissions limite la gravité de l’accident.

En temps ordinaires, les ingénieurs choisissent un point de fonctionnement qui assure une stabilité naturelle , un point d’équilibre : le réacteur est conçu de telle façon que la réactivité diminue si la température du cœur augmente et inversement dans le cas contraire.

La sécurité en cas d’accident est assurée par les trois barrières qui séparent les matières radioactives de l’environnement : la gaine séparant le combustible de l’eau primaire, les parois de la cuve du réacteur et des échangeurs de chaleur ; l’enceinte de la centrale. L’accident le plus grave survenu à un tel réacteur fut celui de Three Mile Island aux États-Unis en 1979. C’est en raison de l’existence de ces trois barrières, qu’il n’y eut pas de retombées radioactives significatives pour la population.

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