Le réacteur a Eau Bouillante (BWR ou REB)

Index
1. Introduction
2. Le Coeur
3. La cuve
4. Les circuits
5. L’installation de récupération d’énergie
6. Contrôle et sécurité
7. Conclusion

 

 
1. Introduction

La conception de ce modèle de réacteur est issue des premières expériences sur la sûreté des réacteurs à eau sous pression. Il faut se souvenir d’une particularité de l’eau, qui joue un double rôle dans ces réacteurs. D’une part, elle refroidit le cœur et transporte la chaleur vers l’utilisateur, d’autre part, elle assure le rôle de modérateur pour les neutrons, l’hydrogène en étant le principal agent. Dans les expériences citées ci-dessus, on a recherché l’effet d’une augmentation de la température de l’eau en sortie du cœur jusqu’à l’apparition franche de l’ébullition. On a constaté que la puissance baissait très vite par la diminution de l’effet modérateur lorsque l’eau est remplacée par la vapeur de moindre densité. Ce mécanisme de sûreté intrinsèque a conduit à la conception de réacteurs où l’évacuation de la chaleur serait effectué par la seule ébullition de l’eau.

En contrepartie de cette simplicité, il restait à voir si la vapeur ainsi produite pouvait être utilisée directement dans une turbine sans transporter trop de contamination radioactive. La démonstration industrielle de ce pari audacieux se déroula dans les années 1955 et suivantes soit sur des prototypes de quelques Mwe conçus par le laboratoire fédéral d’Argonne (ANL), soit sur des prototypes conçus par General Electric (ou Alice-Chalmers). De l’expérience industrielle ainsi obtenue, GE bâtit une filière tout-à-fait compétitive qui a aujourd’hui beaucoup de partisans. Allemands et Français collaborent sur un projet de Framatome-ANP proposé en variante de l’EPR sur le marché international. Le développement de ce projet a été conduit en parallèle avec celui de l’EPR, à partir du savoir-faire de Siemens-KWU. L’objectif était un projet de 650 Mwe à sûreté passive. La maturité commerciale est atteinte en 2002 sous le sigle SWR1000 (Safe Water Reactor), dont la puissance peut être choisie entre 1000 et 1250 Mwe.

 

2. Le cœur

Le cœur est constitué d’assemblages contenant un plus petit nombre de crayons que les REP, comme dans la plupart des REB, (de 9X9 ou 10X10 crayons). Les crayons sont de plus grand diamètre, de l’ordre de 12mm. La puissance volumique est sensiblement plus basse que dans les REP, et particulièrement dans ce dernier projet à sécurité passive. La dimension des pastilles de combustible est en proportion. L’enrichissement en matière fissile est aussi inférieur à celui d’un REP pour l’obtention d’un même taux de combustion. Le tube de zirconium utilise un alliage différent ( zircalloy 2) de celui des REP ( zircalloy 4) pour mieux résister à la corrosion par l’eau bouillante.
En pratique, les dépenses de combustible sont un peu inférieures à celles des REP, pour un même taux de combustion, mais les risques de corrosion réduisent l’espoir de taux élevés.

3. La cuve

Pour contenir un cœur de diamètre double de celui d’un REP de même puissance le diamètre de la cuve est sensiblement supérieur. Par contre, la pression est près de trois fois plus faible, ce qui permet une moindre épaisseur. La cuve ne supporte pas non plus les volumineuses tuyauteries de circuit primaire, remplacées par des arrivées d’eaux de faible diamètre et trois sorties pour la vapeur. La hauteur de cuve est très supérieure pour accueillir les dispositifs de séchage de la vapeur, et contient une grande réserve d’eau pour la sûreté.
En cas de fusion partielle du cœur, dans le même esprit que le dispositif prévu sur l’EPR, c’est le fond de la cuve elle-même qui joue ce rôle, grâce à un refroidissement supplémentaire apporté par le noyage de la cuve dans son puits par les circuits d’eau de sécurité.

4. Les circuits

Il n’y a pas de circuit primaire !
La cuve est alimentée en eau directement par les pompes alimentaires de l’installation de récupération d’énergie. Dans les REB des générations précédentes il existait des équipements de circulation de l’eau dans le cœur, soit accélérateurs mécaniques soit purement hydrauliques
Dans le modèle décrit, la seule convection naturelle de l’eau en ébullition suffit.
Il y a toujours divers dispositifs d’injection d’eau en secours en cas de perte des moyens normaux d’évacuation d’énergie.


5. L’installation de récupération d’énergie

La qualité de vapeur produite par un REB est très semblable à celle d’un REP. La même installation peut donc être utilisée. Si la vapeur est bien débarrassée de l’eau vésiculaire par les dispositifs de séchage, le transfert de radioactivité reste très faible dans cette partie de l’installation. La maintenance doit toutefois être encadrée par des mesures de radioprotection.

6. Contrôle et sécurité

Les barres de commande insérées dans le cœur sont actionnées par des équipements placés sous la cuve, ainsi que les capteurs de mesure associés.

7. Conclusion

Ce modèle de réacteur de 3°génération peut être un concurrent très solide de l’EPR pour des électriciens familiers des REB. Le savoir faire d’exploitation est cependant assez différent de celui des REP, ce qui peut être dissuasif pour un électricien habitué à la monoculture.