LES RÉACTEURS NUCLÉAIRES À EAU ORDINAIRE

Après les premiers réacteurs précédents, vinrent les réacteurs à eau ordinaire.

Ces réacteurs représentent encore aujourd’hui 85% de l'équipement électronucléaire mondial. Ils sont de trois types, les réacteurs à eau sous pression (R.E.P), les réacteurs à eau bouillante (R.E.B.) et les réacteurs modérés au graphite et refroidis à l'eau ordinaire (R.B.M.K.), ces derniers exclusivement construits en ex-U.R.S.S.

C'est aux Etats-Unis que les réacteurs R.E.P. et R.E.B. ont connu leurs premiers développements avant d'être adoptés par la plupart des pays du monde.

Bien que l’efficacité du réacteur à eau soit inférieure aux réacteurs au graphite ou à l'eau lourde, ce type de réacteur est plus simple à concevoir et comme les Etats-Unis et l'U.R.S.S disposaient de quantités abondantes d'uranium enrichi qui compensaient l’inefficacité relative des réacteurs à eau, ils eurent tendance à construire des réacteurs nucléaires utilisant l'eau ordinaire à la fois comme modérateur et comme réfrigérant.

À partir de 1944, des réacteurs destinés à la recherche furent en effet réalisés aux États-Unis en utilisant un combustible uranium très enrichi refroidi à l'eau ordinaire. De nombreux pays se sont équipés de réacteurs similaires, dont le type le plus connu est celui de la pile piscine : le coeur, constitué de plaques parallèles d'alliage d'aluminium et d'uranium très enrichi est placé au fond d'une piscine dont l'eau sert à la fois de modérateur, de réfrigérant et de protection.

À partir de la technologie des réacteurs navals, les États-Unis lancèrent ensuite des réacteurs destinés à la production d'électricité dans les centrales. Il s’agit de la filière des réacteurs pressurisés ou à eau sous pression (R.E.P.), avec une filière dérivée, celle des réacteurs à eau bouillante (R.E.B.).

La France, à partir de 1970, s'est engagée, dans la construction d'une série de réacteurs R.E.P.  qui représentent aujourd'hui encore la quasi-totalité de son équipement électronucléaire, qui comprend 34 réacteurs de 925 MWe (R.E.P.-900), 20 de 1 300 MWe (R.E.P.-1300) et 4 de 1 500 MWe (palier N4). C'est également sur cette filière qu’est fondé  le programme de renouvellement du parc avec le projet E.P.R.,  European Pressurized Water Reactor, de 1 600 MWe.

Ainsi, le réacteur R.E.P. de 925 MW électriques, dont la première unité a été mise en service en 1976 sur le site du Bugey, comprend un cœur formé de 157 assemblages de combustible disposés verticalement dans un cylindre. Chaque assemblage comprend 264 crayons qui sont constitués d'une gaine en alliage de zirconium dans laquelle sont empilées des pastilles d'oxyde d'uranium faiblement enrichi.

La puissance thermique de la pile est produite par les quelque 41 000 crayons, chacun de ces crayons fournissant 67 kW en moyenne. La température des pastilles d'oxyde d'uranium dépasse 1 500^oC en son centre, ce qui reste inférieur à la température de fusion. La chaleur est extraite par l'eau sous pression qui circule à grande vitesse entre les crayons de combustible et qui sort à 300^oC en moyenne à la sortie du coeur.

Pour éviter l'ébullition en masse dans le coeur du réacteur et maintenir l'eau liquide, une pression élevée est maintenue dans tout le circuit primaire grâce à un pressuriseur. Le refroidissement du coeur est assuré par plusieurs circuits qui sont disposés autour de la cuve et comprennent chacun un générateur de vapeur et une pompe.

Le réacteur proprement dit, les composants placés sur les boucles de refroidissement primaires ainsi que les circuits auxiliaires et les systèmes de contrôle et de commande constituent ce que l’on appelle la chaudière nucléaire.

Cette chaudière fournit, par l'intermédiaire des générateurs de vapeur, une vapeur d'eau non radioactive dans un circuit secondaire qui se détend dans la turbine et actionne un alternateur. La vapeur se condense enfin dans un condenseur qui constitue la source froide de la machine thermique.

Une telle centrale a un rendement assez faible, de l’ordre de 33%, en raison des hautes pressions nécessaires pour porter l'eau à très haute température  dans le réacteur.

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