Réacteur nucléaire à eau bouillante

Réacteur nucléaire à eau bouillante

Un réacteur à eau bouillante ou REB  (en anglais BWR pour boiling water reactor) est un type de réacteur nucléaire. Il s’agit du deuxième type de réacteur le plus utilisé dans les centrales nucléaires au monde. Environ 22% des réacteurs nucléaires installés dans les différentes centrales utilisent le réacteur à eau bouillante.

La fonction principale de ce type de réacteurs est leur installation dans des centrales électriques pour la production d'électricité.

La caractéristique la plus importante du réacteur à eau bouillante (REB) est l'utilisation de l'eau sous pression en tant que modérateur à neutrons et en tant que caloporteur central. Contrairement au réacteur à eau sous pression (REP), il ne dispose pas de générateur de vapeur.

N'ayant pas à supporter des pressions aussi élevées, ce type de réacteur n'a pas besoin d'un boîtier aussi robuste.

Exploitation d’un réacteur à eau bouillante (REB)

Le réacteur à eau bouillante utilise un seul circuit de refroidissement à eau légère (il s’agit de l’eau du robinet; en génie nucléaire, l’eau du robinet est appelée eau légère). L'eau légère circule dans le cœur du réacteur, entre en ébullition et se transforme en partie en vapeur.

La vapeur générée dans le cœur du réacteur sort par le haut et va directement aux turbines. La vapeur sortant du réacteur est traitée par des déshydrateurs à vapeur et des séparateurs d’eau avant de pénétrer dans les turbines. Les turbines seront responsables de l'exploitation du générateur électrique et de la production d'électricité.

Ensuite, la vapeur passe à travers un condenseur pour la transformer en eau liquide et redémarrer le cycle.

Caractéristiques du réacteur à eau bouillante (REB)

Il utilise un seul circuit de refroidissement, de sorte que la vapeur qui déplace la turbine est formée par de l'eau ayant traversé l'intérieur du réacteur. Pour cette raison, le bâtiment de la turbine doit être protégé pour éviter les émissions radioactives.

D'autre part, le besoin de plus d'espace pour les sécheurs à vapeur et les séparateurs dans la cuve du réacteur oblige les barres de commande à pénétrer dans la partie inférieure du réacteur, de sorte qu'une énergie auxiliaire est nécessaire pour les élever et arrêter le réacteur. en cas d'urgence.

Particularités du REB

Dans les centrales nucléaires dont les réacteurs ne sont pas en ébullition, la température de l'eau dans le circuit primaire est inférieure au point d'ébullition. Aux températures nécessaires pour obtenir un rendement acceptable (supérieur à 300 °C), cela n’est possible qu’à des pressions élevées, ce qui nécessite la création d’un boîtier de haute résistance.

Dans le circuit secondaire, de la vapeur saturée est produite à une pression de 12 à 60 atm à des températures pouvant atteindre 330 °C. Dans les réacteurs en ébullition, un mélange de vapeur et d’eau est produit dans le cœur. La pression de l'eau dans le circuit primaire est d'environ 70 atm. À cette pression, l'eau bout dans le volume central à une température de 280 ° C. Les réacteurs à ébullition présentent un certain nombre d'avantages par rapport aux non-chaudières. Dans les réacteurs en ébullition, le boîtier fonctionne à une pression inférieure, dans le circuit du centre nucléaire, il n'y a pas de générateur de vapeur.

La particularité des réacteurs en ébullition est qu’ils n’ont pas de contrôle borique, la compensation des changements lents de la réactivité (par exemple, la combustion du combustible) n’est effectuée que par des absorbeurs intercalés réalisés en forme de croix. La régulation borique n’est pas réalisable en raison de la bonne solubilité du bore dans un couple (la plupart seront acheminés vers la turbine). Le bore est injecté seulement au moment de la surcharge de carburant pour créer une sous-criticité profonde.

Dans la plupart des réacteurs en ébullition, les barres d'absorption du système de contrôle et de protection sont situées dans la partie inférieure. Par conséquent, son efficacité augmente considérablement car le flux de neutrons thermiques maximum se déplace dans les réacteurs de ce type situés dans la partie inférieure du noyau. Un tel schéma est également plus pratique lors des accélérations de combustible et libère la partie supérieure des entraînements de barres de commande du réacteur, permettant ainsi une élimination plus pratique de la vapeur d'eau.

Avantages et inconvénients du réacteur nucléaire à eau bouillante

Avantages de ce type de réacteur

Le combustible nucléaire utilisé par le réacteur nucléaire est constitué d’oxydes d’uranium enrichi à une concentration comprise entre 2% et 4%.

Le réacteur à eau bouillante n'utilise ni générateur de vapeur ni compensateur de pression.

Le premier circuit de réacteur fonctionne à une pression de 70 atmosphères contre 160 atomosphères en utilisant le réacteur nucléaire à eau pressurisée (REP)

Températures de fonctionnement plus basses, même dans les barres de combustible.

En raison du rejet de l'absorption neutronique dans le bore et de la modération légèrement plus faible des neutrons (due à la vapeur), la durée de fonctionnement du plutonium dans un réacteur de ce type sera plus longue que dans le REP et la proportion d'uranium -238 utilisé sera également supérieur.

Inconvénients de ce type de réacteur

Impossibilité de recharger du combustible nucléaire sans arrêter le réacteur nucléaire.

Une gestion plus compliquée, la présence de modes interdits dans la capacité de puissance / débit du caloporteur, la nécessité d'un plus grand nombre de capteurs de réaction.

Une cuve de réacteur nécessite environ 2 fois plus de volume qu'un PWR de puissance comparable.

Bien que conçu pour une pression plus basse, il est plus difficile à fabriquer et à transporter.

Contamination de la turbine par des produits d’activation de l’eau: N-17 à vie courte et traces de tritium. Cela complique beaucoup le travail de maintenance. De plus, les pièges doivent être configurés pour extraire les produits de corrosion radioactifs des boucles de vapeur.

 

Cavitation par radiolyse et corrosion dans les barres de combustible avec élimination de la radioactivité dans la turbine et le condenseur, ainsi que l’élimination de l’hydrogène et de l’oxygène de l’AZ (cas réels des explosions de gaz oxyhydrogène dans le système de dommages NPP Hamaoka- 1 et la centrale de Brunsbuttel)

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Références

Dernier examen: 17 octobre 2018