Présentation
Auteur(s)
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Pierre CACHERA : Ancien ingénieur d’EDF et Sofratome
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La conception du réacteur à eau ordinaire bouillante (REB) découle de celle du réacteur à eau ordinaire sous pression (REP) développé pour la propulsion navale : dans sa version civile, pour la production d’électricité, le réacteur n’est plus soumis aux mêmes contraintes de compacité, de résistance aux secousses et de changements d’assiette pouvant perturber la stabilité de l’interface eau-vapeur dans la cuve.
Libéré de ces contraintes, on devait pouvoir réaliser un réacteur de puissance moins coûteux et plus performant que le REP en permettant l’ébullition de l’eau dans le cœur du réacteur. Cette direction ouvrait la voie au cycle direct eau-vapeur (« Dual-cycle » du BWR 1 de GE Co), puis à la suppression des générateurs de vapeur (complète à partir du modèle BWR 2 de GE Co). La recherche fut engagée dès 1945 dans les laboratoires américains d'Oak Ridge (ORNL) et d'Argonne (ANL). Le prototype EBWR (« Experimental Boiling Water Reactor ») mis en service à Argonne en 1956 a démontré la faisabilité du concept.
La filière du réacteur à eau ordinaire bouillante (« Boiling Water Reactor » ou BWR aux États-Unis) fut lancée sur le marché mondial au début des années 1970 par la General Electric Company (GE Co) alors que simultanément Westinghouse faisait la promotion de son « Pressurised Water Reactor » (PWR ou REP).
Le REB n'a pas eu le succès commercial escompté car, assez vite, apparut un phénomène de fissuration du matériau des boucles de recirculation (corrosion intergranulaire sous tension de l'acier inoxydable austénitique) entraînant des pertes de disponibilité importantes sur les réacteurs en exploitation. Le problème n’avait pas été identifié au cours du développement, principalement basé sur des essais hors pile insuffisamment représentatifs des conditions réelles de fonctionnement.
Alors que GE Co s'effaçait sur le terrain commercial (le parc mondial de REB en service n'est que le tiers de celui des REP), la société allemande AEG qui avait acquis la licence GE Co et la société suédoise ASEA-Atom reprenaient à leur compte la conception du réacteur dans les années 1970. Leur contribution la plus significative fut la suppression des boucles de recirculation externes qui s’étaient montrées défaillantes, les pompes de recirculation de l’eau de refroidissement du cœur étant implantées directement dans le fond inférieur de la cuve du réacteur.
Réalisant l’intérêt des nouvelles conceptions européennes, GE Co, qui avait obtenu un rapide succès au Japon, révisait à son tour dans les années 1980 la conception de son réacteur. La firme américaine définit un modèle dit « avancé » ou ABWR (« Advanced Boiling Water Reactor ») incorporant lui aussi les pompes de recirculation dans la cuve (« Reactor Internal Pumps »). L’ABWR fut développé en coopération avec les Japonais qui ne voulaient pas du dernier modèle de GE Co, le BWR 6, affecté des défauts des modèles antérieurs. Les deux tranches Kashiwasaki 6 et 7 réalisées par le groupement Toshiba-Hitachi-GE Co pour Tokyo Electric Power, mises en service en 1996 et 1997, constituent la tête de filière de la nouvelle série ABWR. Un niveau de compétitivité et une disponibilité élevés sont attendus. Le Japon compte ainsi 28 REB en exploitation (pour seulement 23 REP).
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- Version courante de juil. 2011 par Pierre BOIRON
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Avenir des réacteurs à eau bouillante4. Sûreté
4.1 Barrières de confinement
Le REB comporte trois barrières de confinement :
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le gainage du combustible ;
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l’enveloppe du circuit primaire comprenant la cuve, ses prolongements (enveloppes des mécanismes de commande des barres...) et les canalisations en eau et en vapeur se raccordant à la cuve jusqu’aux vannes d’isolement et clapets antiretour sur l’eau alimentaire et aux doubles vannes d’isolement sur la vapeur situées aux traversées de l’enceinte de confinement ;
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l’enceinte de confinement délimitant un volume étanche entourant complètement la cuve et les canalisations de la deuxième barrière jusqu’aux vannes d’isolement.
Sur le REP, les tubes des générateurs de vapeur participent à l’enveloppe du circuit primaire (barrière statique). Sur le REB, la deuxième barrière ne se trouve matérialisée qu’à la fermeture des doubles vannes d’isolement sur la vapeur (la barrière est dite dynamique). La protection de ces vannes est assurée de telle sorte qu’un même missile ne puisse pas endommager les deux vannes d’une même ligne.
HAUT DE PAGE4.2 Enceinte à réduction de pression
GE Co a développé un système de réduction de pression par barbotage dit passif, car il ne nécessite aucune action humaine ni aucune énergie externe pour fonctionner en cas d'accident.
Partant de la partie sèche de l'enceinte où se trouvent les circuits eau et vapeur sous pression, des tubes plongent sous l'eau d'une chambre humide à moitié remplie d'eau dont la température en marche normale est maintenue inférieure à 50 C.
En cas de rupture d'une canalisation d’eau ou de vapeur, la moitié environ de la vapeur libérée se condense dans la réserve d'environ 4 000 m3 d'eau froide qui agit par son inertie thermique avant de céder progressivement sa chaleur aux échangeurs des circuits de refroidissement. Le produit du volume de l'enceinte par la pression de service est réduit d'un facteur 2 par rapport à celui du REP, d’où un allègement de l’enceinte par rapport à celle du REP, au prix, il est vrai, d’une plus grande complexité des structures.
On profite de cette réserve d'eau interne, disponible en cas d'accident, pour y...
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