Faits marquants
- Type de réacteur: PWR (Pressurized Water Reactor) et BWR (Boiling Water Reactor) sont deux types de réacteurs nucléaires à eau légère, tous deux utilisant de l'eau comme caloporteur et modérateur de neutrons, mais avec des méthodes opérationnelles différentes.
- Processus de refroidissement et de modération: Dans un REP, l'eau du cœur du réacteur est maintenue sous pression pour éviter qu'elle ne bout, et la chaleur générée est transférée vers un circuit secondaire pour produire de la vapeur. Dans un REB, l’eau du cœur du réacteur peut bouillir et la vapeur générée est directement utilisée pour entraîner la turbine.
- Complexité et efficacité: Les REP sont considérés comme plus complexes en raison de la nécessité de deux circuits d'eau séparés, mais ils bénéficient d'un rendement thermique légèrement supérieur et de la sécurité supplémentaire apportée par la séparation du circuit primaire radioactif de la turbine. Les REB ont une conception plus simple avec un seul circuit, mais cela signifie également que la vapeur traversant la turbine est radioactive, ce qui nécessite des mesures de sécurité supplémentaires.
Qu'est-ce que le PWR ?
Le réacteur à eau sous pression, communément appelé REP, est un type de réacteur nucléaire important et largement utilisé pour la production d'électricité. Les REP utilisent des barres de combustible à l'uranium enrichi pour entretenir des réactions de fission nucléaire contrôlées. Le cœur du réacteur est immergé dans de l’eau à haute pression, qui sert à la fois de liquide de refroidissement et de modérateur.
Lorsque les réactions nucléaires se produisent, elles libèrent une quantité importante de chaleur, ce qui fait chauffer l’eau et la transforme en vapeur à haute pression. Cette vapeur est ensuite dirigée vers un système de turbine séparé, où elle entraîne des turbines reliées à des générateurs électriques.
La conception du REP comprend plusieurs dispositifs de sécurité, tels que des barres de commande et des systèmes de refroidissement d'urgence, pour garantir un fonctionnement stable et sûr. En raison de ses antécédents éprouvés en matière de sécurité, d’efficacité et de puissance de production, la technologie REP reste un acteur crucial dans le paysage énergétique mondial, fournissant une part substantielle de l’électricité à d’innombrables communautés à travers le monde.
Qu'est-ce que le BWR ?
BWR signifie « Réacteur à eau bouillante ». Il s'agit d'un autre type de réacteur nucléaire utilisé pour produire de l'électricité par des réactions de fission nucléaire. Les REB se distinguent des réacteurs à eau sous pression (REP) par leur conception et leur fonctionnement.
Dans un réacteur à eau bouillante (REB), du combustible à l'uranium enrichi est placé dans le cœur du réacteur. Le noyau est immergé dans l’eau, qui agit à la fois comme liquide de refroidissement et modérateur. L'eau de refroidissement peut bouillir directement dans le cœur du réacteur en raison de la chaleur générée par la fission nucléaire.
La vapeur produite par l'eau bouillante monte jusqu'au sommet de la cuve du réacteur, où elle est collectée et dirigée vers un système de turbine.
Différence entre PWR et BWR
- Dans un réacteur à eau sous pression, le liquide de refroidissement et le modérateur sont séparés. L'eau est utilisée comme liquide de refroidissement, elle circule dans le cœur du réacteur et transfère la chaleur à un générateur de vapeur. Le générateur de vapeur, à son tour, chauffe une boucle d’eau séparée pour produire de la vapeur destinée à entraîner les turbines et à produire de l’électricité. Dans un réacteur à eau bouillante, le liquide de refroidissement et le modérateur sont la même substance : l’eau. L'eau dans le cœur du réacteur bout directement en raison de la chaleur générée par la fission nucléaire. La vapeur résultante monte jusqu'au système de turbine sans qu'il soit nécessaire de recourir à un générateur de vapeur séparé.
- Les REP fonctionnent à haute pression pour maintenir l’eau de refroidissement à l’état liquide, même à des températures élevées. Cette condition de pression est maintenue pour empêcher le liquide de refroidissement de bouillir dans le cœur du réacteur. Les REB fonctionnent à une pression inférieure à celle des REP puisque l’eau de refroidissement peut bouillir directement dans le cœur du réacteur. Cette pression plus faible simplifie la conception et le fonctionnement du réacteur.
- Dans un REP, l’eau en contact direct avec le cœur du réacteur reste liquide et seule la vapeur est dirigée vers le système turbine. La vapeur est de haute qualité (vapeur sèche) avec une teneur en humidité minimale, contribuant ainsi à un rendement plus élevé de la turbine. Dans un REB, la vapeur produite à partir de l’eau bouillante est de moindre qualité (vapeur humide) car elle contient une certaine humidité. La présence d'humidité peut réduire l'efficacité du système de turbine.
- Les REP ont une conception plus complexe avec l’inclusion d’un générateur de vapeur, nécessitant des composants et des systèmes supplémentaires pour fonctionner. Les BWR sont de conception relativement plus simple car ils éliminent le besoin d’un générateur de vapeur séparé, ce qui se traduit par une configuration plus simple.
- Dans un REP, l'eau en contact direct avec le combustible nucléaire reste séparée de l'eau utilisée dans le système de turbine, réduisant ainsi le risque que des isotopes radioactifs atteignent les turbines. Dans un REB, comme l'eau bout directement dans le cœur du réacteur, certains isotopes radioactifs peuvent être présents dans la vapeur qui entraîne les turbines. Des mesures de sécurité appropriées sont en place pour atténuer tout risque potentiel.
Comparaison entre PWR et BWR
| Paramètres de comparaison | PWR | BWR |
|---|---|---|
| Configuration du carburant | Assemblages combustibles à l’uranium enrichi | Assemblages combustibles à l’uranium enrichi |
| Modération neutronique | Utilise un modérateur pour ralentir les neutrons | Utilise l'eau comme modérateur |
| Qualité de la vapeur | Vapeur sèche | Vapeur humide |
| Fonctionnement de la tige de commande | Absorbe les neutrons pour contrôler la réactivité | Absorbe les neutrons pour contrôler la réactivité |
| Pression centrale | Haute pression dans le cœur du réacteur | Basse pression dans le cœur du réacteur |
- https://link.springer.com/article/10.1007/s11661-003-0092-2
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168900216307707
Dernière mise à jour : 23 août 2023
J'ai mis tellement d'efforts à écrire ce billet de blog pour vous apporter de la valeur. Cela me sera très utile, si vous envisagez de le partager sur les réseaux sociaux ou avec vos amis/famille. LE PARTAGE C'EST ♥️
Piyush Yadav a passé les 25 dernières années à travailler comme physicien dans la communauté locale. C'est un physicien passionné par l'idée de rendre la science plus accessible à nos lecteurs. Il est titulaire d'un baccalauréat en sciences naturelles et d'un diplôme d'études supérieures en sciences de l'environnement. Vous pouvez en savoir plus sur lui sur son page bio.
