Le réacteur à eau pressurisée est un type de réacteur nucléaire. La principale caractéristique de ce type de réacteur est l'utilisation d'eau soumise à haute pression dans le circuit primaire pour éviter son ébullition. On l'appelle aussi réacteur à eau pressurisée.
Il s'agit actuellement de la filière de réacteurs nucléaires le plus utilisé dans les centrales nucléaires du monde entier. À l'heure actuelle, plus de 230 réacteurs nucléaires dans le monde sont fabriqués avec ce système. D’entre eux, 58 réacteurs sont françaises.
Il est également connu sous le nom de réacteur à eau pressurisée ou PER (en anglais, PWR Pressurized Water Reactor).
Le réacteur REP est fréquemment utilisé en génie maritime. En fait, ce modèle a été conçu à l'origine pour être utilisé dans un sous-marin nucléaire.
Les réacteurs à eau pressurisée utilisent de l'uranium enrichi comme combustible nucléaire.
Avec les réacteurs à eau bouillante (BWR), le réacteur à eau pressurisée est classé comme réacteur à eau légère.
Comment fonctionne un réacteur à eau pressurisée (REP)?
Le réacteur à eau pressurisée (REP) fonctionne en 4 étapes:
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Le cœur du réacteur dans la cuve du réacteur génère de la chaleur par des réactions de fission.
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L'eau haute pression du circuit primaire transporte cette énergie thermique vers un générateur de vapeur.
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À l'intérieur du générateur de vapeur, la chaleur provenant du circuit primaire transforme l'eau du circuit secondaire en vapeur.
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La vapeur produite entraîne une turbine qui produit de l'électricité.
Durant ces quatre points, le réacteur à eau sous pression a converti l'énergie nucléaire du combustible nucléaire en énergie électrique. De là, le cycle recommence: la vapeur résiduelle est convertie en eau liquide à travers un condenseur.
Le condenseur met le circuit secondaire en contact thermique avec un circuit tertiaire dans lequel circule de l'eau froide de l'extérieur (eau de mer, rivières, lacs, etc.). Une fois converti en eau liquide, il retourne au générateur de vapeur entraîné par une série de pompes à eau.
Dans de vidéo on montre le fonctionnement de ce type de réacteur d’une façon plus visuelle.
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Le cœur du réacteur et les réactions nucléaires
Le cœur du réacteur contient les barres de combustible nucléaire. À l'intérieur du réacteur, des réactions nucléaires sont générées qui génèrent une grande quantité d'énergie thermique.
Pour des raisons de sécurité, le réacteur à eau pressurisée PWR ne peut pas dépasser une certaine température pour éviter sa propre fusion. Par conséquent, les barres de combustible doivent être refroidies.
Le refroidissement est réalisé au moyen d'eau qui circule grâce à un ensemble de pompes à eau.
L'échange thermique entre les circuits d’eau primaire et secondaire doit se faire sans mélange d'eau. Ce mélange doit être évité car l'eau du circuit primaire est radioactive.
Liquide de refroidissement pour réacteurs à eau sous pression
L'eau ordinaire est utilisée pour refroidir les réacteurs à eau sous pression. Dans le domaine du génie nucléaire, on l'appelle eau légère. L'eau peut atteindre des températures allant jusqu'à 315 degrés Celsius. L'eau reste en phase liquide en raison de la haute pression (environ 16 mégapascals) à laquelle fonctionne le circuit primaire.
Modérateur nucléaire dans les réacteurs nucléaires à eau sous pression
Les réactions de fission nucléaire se produisent lorsqu'un neutron entre en collision avec un atome de combustible. Un ou deux neutrons rapides sont libérés dans chaque réaction.
Le réacteur à eau sous pression nécessite un ralentissement des neutrons rapides afin de générer plus de réactions.
Le modérateur est en charge de la perte de vitesse des neutrons. Dans les réacteurs REP, l'eau utilisée comme fluide caloporteur joue également le rôle de modérateur de neutrons.
On utilise des barres de commande absorbant les neutrons qu'on déplace dans le coeur du réacteur en fonction du programme de puissance demandée.
Produits radioactifs
Les réactions nucléaires produites dans le réacteur nucléaire REP produise des déchets radioactifs.
Les déchets radioactifs, les produits de fission comme des matières qui contiennent ou sont contaminées par des isotopes radioactifs.
En fonction, entre autres, de la demi-vie , ces déchets sont dangereux pour la santé humaine et l'environnement pendant une période courte ou plus longue (jusqu'à des milliers d'années) s'ils se retrouvent dans l'environnement.
En France la gestion des déchets est régie par la loi Bataille de 1991, modifiée en 2006 (loi no 2006-739 du 28 juin 2006 de programme relative à la gestion durable des matières et déchets radioactifs). Elle est confiée à l'ANDRA et s'appuie sur le plan national de gestion des matières et des déchets radioactifs.