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Article

1 - RAPPEL SUR LES CENTRALES NUCLÉAIRES

2 - PRINCIPES GÉNÉRAUX SUR L'INTERFACE AVEC LE MILIEU ENVIRONNANT

  • 2.1 - Rejets et prises d'eau
  • 2.2 - Rejets dans l'environnement

3 - TRAITEMENT DE L'EAU POUR PRODUCTION D'EAU DÉMINÉRALISÉE

  • 3.1 - Besoins en eau déminéralisée pour le fonctionnement de la centrale
  • 3.2 - Prélèvement d'eau brute dans l'environnement
  • 3.3 - Traitement physique de l'eau brute
  • 3.4 - Traitement sur résines échangeuses d'ions, autres traitements
  • 3.5 - Alternative dessalement

4 - TRAITEMENT DE L'EAU DU CIRCUIT TERTIAIRE AVEC TOUR DE REFROIDISSEMENT

5 - TRAITEMENT DE L'EAU DES AUTRES CIRCUITS

  • 5.1 - Circuit primaire et rejets liquides associés
  • 5.2 - Circuit secondaire et rejets liquides associés
  • 5.3 - Circuits auxiliaires et rejets liquides associés

6 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : W9200 v1

Traitement de l'eau pour production d'eau déminéralisée
Gestion industrielle de l'eau pour la production d'énergie nucléaire

Auteur(s) : Francis NORDMANN

Relu et validé le 14 oct. 2019

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RÉSUMÉ

La gestion des ressources en eau est primordiale, tant par la limitation des quantités disponibles, que pour le réchauffement des rivières et le réchauffement climatique en règle général, ou l’ensemble des rejets toxiques effectués dans l’eau. Ainsi, les centrales nucléaires se doivent de limiter les rejets thermiques, chimiques et radiochimiques qu’elles produisent. C’est dans ce contexte que cet article tente l’étude de la gestion industrielle de l’eau pour la production d’énergie nucléaire. Après quelques rappels sur les centrales, les principes généraux de l’interface avec le milieu environnant sont rappelés. Ensuite, les différents traitements de l’eau sont détaillés : traitement pour la production d’eau déminéralisée, celui pour l’eau du circuit tertiaire et celui pour les autres circuits.

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Auteur(s)

  • Francis NORDMANN : Consultant international en chimie pour les centrales nucléaires

INTRODUCTION

L'utilisation de centrales nucléaires pour produire la majorité de l'électricité consommée en métropole française constitue un atout environnemental majeur envers la limitation de production de gaz à effet de serre, à l'origine du réchauffement climatique. C'est donc à plus forte raison que cette production d'électricité doit également se faire en respectant autant que faire se peut les autres aspects environnementaux, en complément des impératifs de sûreté et des enjeux économiques. La gestion des ressources en eau constitue l'une des problématiques environnementales essentielles, primo par la limitation des quantités d'eau douce disponibles, secundo par le réchauffement des rivières associé au réchauffement climatique et tertio par l'ensemble des rejets effectués dans l'eau.

Il est donc important que l'exploitation des centrales nucléaires gère au mieux cette ressource rare sous les trois aspects : quantité d'eau disponible, rejets thermiques, rejets chimiques et radiochimiques. La majeure partie des besoins en eau est requise pour refroidir le condenseur tandis qu'une faible quantité d'eau est nécessaire pour produire de l'eau déminéralisée en appoint aux divers circuits des centrales nucléaires. Ces besoins ne différencient pas une centrale nucléaire d'une centrale thermique classique où le combustible est du charbon ou du pétrole qui ne constituent donc pas une alternative à la limitation des ressources en eau.

La solution pour les deux premiers aspects (quantité d'eau et rejets thermiques) consiste à placer le maximum de centrales nucléaires (5 sur 19 au 1er janvier 2008) en bord de mer ou d'estuaire, mais il est impératif de répartir les points de production sur le territoire de façon compatible avec les lieux de consommation. Pour les 14 centrales refroidies à l'eau de rivière, le réchauffement de l'eau est limité par l'utilisation de tours de refroidissement sur 11 d'entre elles. Cette technologie présente par contre plusieurs difficultés décrites dans ce dossier que sont les traitements chimiques ou autres pour lutter contre l'entartrage (précipitation des sels de calcium sous l'effet de la concentration et la température) et contre la prolifération des micro-organismes pathogènes. La réglementation en la matière est de plus en plus draconienne pour respecter le principe de précaution sur l'impact microbiologique et sanitaire potentiel. Cela complique considérablement les traitements chimiques et les rejets dans la rivière qui en découlent. La gestion industrielle de l'eau est par ailleurs d'autant plus ardue qu'elle se superpose aux autres limitations de rejets liquides chimiques et radioactifs liés à l'exploitation de ces centrales nucléaires.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-w9200


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3. Traitement de l'eau pour production d'eau déminéralisée

3.1 Besoins en eau déminéralisée pour le fonctionnement de la centrale

  • On reviendra brièvement sur les usages courants d'eau douce à usage domestique liée à la présence de personnes ou aux activités industrielles courantes et moins spécifiques de l'activité de production d'électricité d'origine nucléaire. On se contentera de donner un ordre de grandeur de cette consommation d'eau douce en provenance du réseau d'eau potable (13 des 19 centrales) ou d'eau souterraine (4 centrales) ou de la somme des deux (les 2 autres centrales). La plupart des consommations par centrale (2-4 ou 6 tranches) se situe dans la plage de 50 000 à 100 000 m3/an, ce qui correspond en moyenne à un peu plus de 50 m3 par jour en équivalent pour une tranche de 900 MW (pour les tranches de puissance plus élevée, à savoir celles de 1 300 et 1 450 MW, les chiffres ont été arbitrairement pondérés selon la puissance).

  • L'eau utilisée pour alimenter les circuits fermés de la centrale nucléaire est recyclée au maximum, ne serait-ce que pour limiter les rejets chimiques et/ou radiochimiques dans l'environnement. Néanmoins, des appoints, vidanges ou dilutions de ces circuits sont parfois indispensables au fonctionnement de l'installation et sont compensés dans la plupart des cas par des fluides préparés à partir de l'eau déminéralisée produite sur la centrale à partir d'eau douce.

    Cette eau doit être de bonne qualité physico-chimique afin essentiellement d'éviter la corrosion des matériaux des divers circuits ou d'interférer avec les fonctionnalités des circuits (cf. [BN 3 750], réf. [1]).

    L'eau utilisée est ainsi de l'eau déminéralisée de grande qualité : conductivité électrique maximale de 0,2 µS/cm, soit une résistivité inférieure à 5 MΩ · cm avec une valeur visée de conductivité inférieure à 0,1 µS/cm, soit une résistivité supérieure à 10 MΩ · cm proche du maximum absolu correspondant à l'eau pure qui a une conductivité de l'ordre de 0,055 µS/cm, soit une résistivité de 18 MΩ · cm....

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - NORDMANN (F.), PINARD LEGRY (G.) -   Chimie de l'eau et corrosion dans les REP  -  . Éditions techniques de l'ingénieur. Génie nucléaire [BN 3 750], 2000.

  • (2) - ASTOLFI (J.-F.), BRUNET (P.), ITHIER (J.-C.) -   Choix des sites de centrales nucléaires  -  . Éditions techniques de l'ingénieur. Génie nucléaire [BN 3 255], 1998.

  • (3) -   *  -  Directive Cadre sur l'Eau (DCE) 2000/60/CE du parlement Européen et du Conseil du 23 octobre 2000 établissant un cadre pour une politique communautaire dans le domaine de l'eau (JO du 22/12/2000).

  • (4) -   *  -  10e édition du Mémento Technique de l'Eau. Juin 2005. Publié par Degrémont. Éditions Lavoisier.

  • (5) - DE DARDEL (F.) -   Échanges d'ions – Principes de Bases  -  . Éditions techniques de l'ingénieur [J 2 783], Technologies de l'eau, 1998.

  • ...

1 Réglementation

Loi n˚ 92-3 du 3 janvier 1992 sur l'eau

Décret n˚ 95-540 du 4 mai 1995 relatif aux rejets d'effluents liquides et gazeux et aux prélèvements d'eau des installations nucléaires de base

Directive 2000/60/CE du Parlement européen et du Conseil du 23 octobre 2000 établissant un cadre pour une politique communautaire dans le domaine de l'eau

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2 Organismes

CSHPF Conseil supérieur d'hygiène publique de France http://www.sante.gouv.fr/

ASN Autorité de sûreté nucléaire http://www.asn.fr/

AFSSET Agence française de sécurité sanitaire, de l'environnement et du travail http://www.afsse.fr/

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