Une centrale à eau pressurisée est composée d’un îlot nucléaire avec des bâtiments à usage spécifique : réacteur, auxiliaire nucléaire, auxiliaire de sauvegarde, combustible, diesel. Elle comprend également un îlot conventionnel avec un groupe turbo alternateur qui produit l’électricité.
Maintenant, découvrons le processus de la production d’énergie. Elle provient de la fission d'atomes d’uranium à l’intérieur du cœur du réacteur, lui-même constitué d’assemblages de combustible. Chacun de ces assemblages comporte plusieurs centaines de tubes étanches où sont empilées des pastilles d’uranium enrichies en uranium 235, qui est l’élément fissile. Quand un noyau d’uranium 235 est percuté par un neutron, il se casse en deux fragments et éjecte deux ou trois neutrons qui vont à leur tour casser d’autres noyaux fissiles et entretenir ainsi la réaction en chaîne. C'est la fission proprement dite. L’énergie des fragments dégage une forte chaleur au sein des tubes. Les tubes de combustible chauffent alors, par simple contact, l’eau du circuit primaire. La réaction en chaîne est contrôlée en permanence. Des barres de contrôle constituées d’un matériau absorbeur de neutrons sont descendues plus ou moins profondément dans le cœur afin de réguler la réaction nucléaire. En cas d’urgence, la chute de ces barres dans le cœur par simple gravité stoppe la réaction en chaîne en deux secondes. Le circuit primaire assure l’extraction de la chaleur produite dans le réacteur nucléaire. C’est un circuit fermé où de l’eau sous pression entre dans la cuve à 296 degrés, se réchauffe au contact des assemblages de combustible et en ressort à 327 degrés.
Cette eau passe ensuite dans un générateur de vapeur où elle cèdera sa chaleur à un circuit secondaire. Une pompe force l’eau à circuler entre les équipements. Un pressuriseur maintient l’eau à la haute pression de 155 bars, ce qui l’empêche de bouillir et la conserve ainsi à l’état liquide, d'où le nom de réacteur à eau pressurisée.
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Le réacteur présenté ici est constitué de quatre boucles primaires entourant la cuve. L’un des pilliers de la sûreté des réacteurs nucléaires est l’interposition de trois barrières étanches successives entre les produits radioactifs et l’environnement : les tubes des assemblages de combustible, l’enveloppe métallique du circuit primaire, l’enceinte de confinement en béton.
A l’intérieur du générateur de vapeur, la chaleur emmagasinée dans le circuit primaire est transmise à un circuit secondaire. Cet échange se fait par l’intermédiaire d’un faisceau d’environ 6.000 tubes en forme de « U » renversé. L’eau chaude du circuit primaire pénètre à la base du générateur de vapeur, transmet sa chaleur à travers les tubes et repart pour un nouveau cycle vers le réacteur. L’eau du circuit secondaire qui circule autour du faisceau de tube en « U » se réchauffe, monte à ébullition, puis est acheminé sous forme de vapeur vers la salle des machines. Après son passage dans la turbine, la vapeur est retransformée en eau liquide et retourne vers le générateur de vapeur pour un nouveau cycle. La pression de cette vapeur entraîne le groupe turbo alternateur qui transforme l’énergie thermique en électricité. La vapeur du circuit secondaire est refroidie à son tour par un troisième circuit qui peut être de l’eau de mer ou de rivière. C’est dans le condenseur que cette eau pompée à l’extérieur de la centrale refroidit le circuit secondaire.
En résumé, une centrale nucléaire, c’est essentiellement trois circuits indépendants : circuit primaire et circuit secondaire, tous deux fermés, et circuit de refroidissement ouvert sur l’extérieur. Tous trois concourent à transporter l’énergie libérée par la fission des atomes d’uranium et à la transformer en électricité. L’exploitation dans les réacteurs à eau pressurisée de cette technologie éprouvée et optimisée nous permet de répondre aux besoins en électricité de la façon la plus compétitive.
Transcription de Véronique Mattei
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