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Auteur(s)
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Werner BRETTSCHUH : AREVA NP GmbH
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Le renouveau du nucléaire a poussé les constructeurs à relancer leurs travaux d'étude, de qualification et de mise au point de nouveaux modèles conçus pour satisfaire aux critères de sûreté, d'exploitation et d'économie, assignés à la 3e génération de réacteurs de puissance.
Le réacteur à eau ordinaire bouillante (REB), filière de centrales électronucléaires la plus répandue au monde après celle du réacteur à eau sous pression (REP), fait l'objet d'un article de base [BN 3 130v2] présentant la conception, le fonctionnement et la sûreté des REB actuellement en service.
La conception de KERENA™ marque une évolution importante : tout en s'appuyant sur la technologie éprouvée et le retour d'expérience d'exploitation, elle satisfait à des caractéristiques de sûreté supérieures et aux exigences les plus rigoureuses des exploitants de centrales électronucléaires, notamment européens.
Les nouvelles centrales de 3e génération, arrivant sur le marché, sont des unités de forte puissance (1 500 à 1 700 MWe), comme l'EPR d'AREVA (cf. [BN 3 102]), ou de puissance moyenne (1 100 à 1 250 MWe), comme l'AP 1000 de Toshiba-Westinghouse, l'une et l'autre étant des réacteurs à eau ordinaire sous pression (REP).
KERENA™, centrale de puissance moyenne (1 250 MWe) développée par AREVA, illustre parfaitement la capacité du REB à satisfaire au niveau d'exigences attendu de cette 3e génération.
KERENA™ est le produit d'innovations précoces et de l'expérience de l'industrie allemande dans la filière à eau bouillante, complétées par les travaux approfondis de conception et de validation expérimentale conduits par AREVA et aboutissant notamment :
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à la simplification des systèmes et équipements, pour atteindre à la compétitivité avec les plus grands réacteurs ;
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à l'intégration de systèmes de sûreté passifs, entièrement autonomes et ne nécessitant aucune source d'énergie ou d'information externe, capables de mettre et de maintenir le réacteur à l'état sûr dans le cas très peu probable d'un accident grave – ces systèmes intervenant parallèlement aux systèmes de sûreté actifs redondants et indépendamment. Rappelons que la sûreté passive fait l'objet d'importantes études, depuis de nombreuses années, tout particulièrement pour les petits réacteurs qui seraient destinés à des zones isolées ou à des pays en développement.
KERENA™, concept « avancé » mais prudent, tire le meilleur parti de l'expérience actuelle et des récents progrès de la technologie.
La conception de base (Basic Design) est en cours d'achèvement en collaboration avec la société allemande de production d'électricité E.ON.
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Fusion du cœur
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3. Conception de sûreté
L'association de systèmes de sûreté éprouvés à des systèmes de sûreté passive de conception différente réduit significativement les risques de défaillance de mode commun. Par rapport aux centrales en service, la probabilité d'endommagement du cœur, suite à un accident d'origine interne à la centrale est réduite de deux ordres de grandeur. Calculée par des méthodes éprouvées, la probabilité d'endommagement du cœur suite à un évènement initié durant le fonctionnement ou l'arrêt de la centrale est seulement de 8,4 × 10–8 par an.
Les systèmes de sûreté passive sont, soit à autodéclenchement ne nécessitant pas d'activation externe, soit activés par des moyens passifs tels que des émetteurs d'impulsions de pression passifs ne nécessitant ni commande, ni alimentation électrique externe. Ils ne nécessitent pas de systèmes de contrôle-commande, ni d'alimentation électrique extérieure, puisque leur fonctionnement découle de phénomènes physiques simples, telles qu'un écoulement d'eau par gravité, l'extraction de chaleur par différence de température ou l'augmentation de pression par chauffage d'un liquide.
Sur le tableau 2, sont représentés, en vert, les systèmes passifs et, en rouge, les systèmes actifs.
D'un point de vue déterministe, en prenant en compte le principe de défaillance unique, tous les accidents postulés à la conception sont contrôlés avec les seuls systèmes passifs. Cela a été analytiquement vérifié par application du programme validé RELAP-5. Les analyses ont montré que, quel que soit l'accident considéré, et même la perte de réfrigérant primaire, le refroidissement du cœur est toujours assuré et qu'à aucun moment, il n'y a augmentation des températures de gaines du combustible au-delà des critères de sûreté.
L'enceinte de confinement a été spécialement adaptée aux systèmes de sûreté passifs. La piscine de stockage et de protection radiologique, qui est en permanence remplie d'eau, sert de source...
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Conception de sûreté
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - PASLER (D.) - The safety concept of the SWR 1000. - Proc. of ICAPP'04, Pittsburg, PA USA, 13-17 juin 2004.
-
(2) - KOLEV (N.) - External cooling – the SWR 1000 severe accident management strategy – Part 1 : motivation, strategy, analysis : melt phase, vessel integrity during melt-water-interaction. - Proc. of ICAPP'04, Pittsburg, PA USA, 13-17 juin 2004.
-
(3) - SCHMIDT (H.) - Large scale verification of external RPV cooling in case of severe accident. - Proc. of ICAPP'04, Pittsburg, PA USA, 13-17 juin 2004.
-
(4) - KOLEV (N.) - External cooling – the SWR 1000 severe accident management strategy – Part 2 : analysis : vessel, penetrations and containment integrity during melt-water-interaction. - Proc. of ICAPP'04, Pittsburg, PA USA, 13-17 juin 2004.
-
(5) - MESETH (J.) - Experimental verification of SWR 1000 Passive components and systems. - Proc. of ICAPP'04, Pittsburg, PA USA, 13-17 juin 2004.
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