Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les réacteurs CANDU sont des réacteurs à fission commerciaux alimentés avec de l'uranium naturel. Ils ont des circuits séparés à eau lourde comme fluide primaire et modérateur, et un circuit à eau légère comme fluide secondaire. Le circuit primaire et le modérateur sont uniques au CANDU. Ils se distinguent des réacteurs à eau pressurisée (REP), qui utilisent du combustible enrichi et modèrent les réactions neutroniques avec l'eau légère du circuit primaire ; les circuits secondaires des REP et ceux des CANDU sont similaires. Cet article se concentre sur les circuits primaire et modérateur CANDU, décrivant les matériaux de construction et leur interaction avec l'eau lourde. Les mécanismes de dégradation des matériaux et les mesures visant à les contrôler par des conditionnements chimiques y sont abordés.
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CANDU reactors are commercial, natural-uranium-fuelled fission reactors that have separate heavy-water systems for the primary coolant and moderator and a light-water system for the secondary coolant.. The primary coolant system and the moderator are unique to CANDU and distinguish it from the PWRs, which have enriched fuel and moderate the neutronic reactions with the light-water of the primary coolant; the secondary coolant systems of PWRs and CANDUs are similar. This article concentrates on CANDU primary coolant and moderator systems, describing the materials of construction and their interaction with the heavy water. The degradation mechanisms of the materials and the measures to control them through chemistry adjustments are described.
Auteur(s)
-
Derek LISTER : Professeur émérite et titulaire de la chaire de recherche en génie nucléaire - Université du Nouveau-Brunswick, Fredericton, Canada
INTRODUCTION
Les réacteurs CANDU sont des réacteurs à fission alimentés avec de l'uranium naturel, utilisant de l'eau lourde (D2O) comme modérateur dans un circuit séparé et refroidis avec de l'eau lourde dans le circuit primaire. Ce sont des réacteurs à eau lourde pressurisée (PHWR) à double cycle avec un circuit secondaire refroidi par de l’eau légère. Ils sont réapprovisionnés en combustible en continu.
Puisqu'il s'agit du réacteur phare de la technologie nucléaire canadienne de troisième génération, le CANDU-6 est au centre de cet article. Les détails de ses systèmes sont décrits dans les sections suivantes.
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MOTS-CLÉS
eau lourde circuit caloporteur primaire canaux de combustible générateurs de vapeur modérateur
KEYWORDS
heavy water | primary heat transport system | fuel channels | steam generators | moderator system
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Circuit primaire
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2. Eau lourde
Puisqu'elle est utilisée à la fois pour le refroidissement primaire et comme modérateur séparément, l'eau lourde est une caractéristique déterminante du réacteur CANDU. Les propriétés de l'eau lourde (D2O) sont similaires à celles de l'eau légère, H2O, et ont été compilées dans la collection la plus complète et la plus à jour par l'Association internationale pour les propriétés de l'eau et de la vapeur (IAPWS) (voir, par exemple ). En bref, dans des conditions ambiantes, l'eau lourde D2O est ∼ 11 % plus dense et ∼ 24 % plus visqueuse que l'eau légère H2O ; elle bout à 101,4 °C et gèle à 3,8 °C. Ses propriétés neutroniques sont sensiblement différentes, car bien qu'elle soit un modérateur de neutrons moins efficace que H2O en termes de collisions de particules, elle est également un absorbeur de neutrons beaucoup plus médiocre. Ceci est important pour les CANDU alimentés à l'uranium naturel, où la conservation des neutrons est cruciale et où leurs pertes doivent être minimisées.
Avec une faible concentration d'environ 140 mg/kg (ppm), selon la source, l'HDO est la forme moléculaire prédominante de l'eau lourde dans les eaux naturelles. De plus, la différence de poids moléculaire entre D2O et H2O est également assez faible, 20 contre 18, faisant de la production d'eau lourde un processus laborieux et coûteux. Tous les efforts sont portés sur le confinement des réacteurs pour minimiser les pertes de liquide et de vapeur et ainsi préserver l'eau lourde D2O, en ayant des systèmes de collecte associés à tous les dispositifs utilisant de l'eau lourde. L'eau collectée est transmise au système de gestion de l'eau lourde où elle est purifiée et mise à niveau isotopiquement à
en poids pour le caloporteur primaire et
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Eau lourde
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BOCZAR (P.G.), ROGERS (J.T.), LISTER (D.H.) - Considerations in Recycling Used Natural Uranium Fuel from CANDU Reactors in Canada. - Proc. Canadian Nuclear Society Annual Conference. Montreal (2010).
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(2) - BOUCHACOURT (M.) - Identification of Key Variables : EDF Studies. - Proc. EPRI Workshop on Erosion-Corrosion of Carbon Steel Piping, Washington, DC, USA. The Electric Power Research Institute, Palo Alto, CA, USA (1987).
-
(3) - CAMERON (D.), LISTER (D.), McCREATH (D.) - Canada’s Policy for the Management of Used Fuel ; the Perspective of the Advisory Council to the Nuclear Waste Management Organisation. - Proc. 39th Annual Conference of Canadian Nuclear Society, Ottawa, Canada (2019).
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(4) - CHAPLIN (R.) - Nuclear Plant Systems. - The Essential CANDU, vol. 1, Chapter 8. Ed. W.J. Garland. UNENE. http://www.unene.ca/education/candu-textbook (2014).
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(5) - COLEMAN (C.E.), FONG (R.W.L.), DOUBT (G.L.), NITHEANANDAN (T.), SANDERSON (D.B.) - Improving the Calandria Tubes for CANDU Reactors. - Proc. 18th Annual...
ANNEXES
Canada's Nuclear Waste Management Organisation
Canada's University Network of Excellence in Nuclear Education (UNENE)
https://www.unene.ca/education/candu-textbook
CANDU CANTEACH Poject
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