Qu'est-ce qu'un réacteur à eau pressurisée ?

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Qu’est-ce qu’un réacteur à eau pressurisée ?

Dans les 58 réacteurs à eau sous pression (REP) du parc nucléaire français, répartis sur 19 centrales, le rôle de l’eau est double : ralentir les neutrons, qui initient les réactions nucléaires, et évacuer l’énergie produite sous forme de chaleur.
Le combustible nucléaire à base d’uranium est soumis à un flux de neutrons qui cassent les noyaux atomiques en libérant une énergie phénoménale. Ces réactions s’accompagnent de la production de neutrons secondaires, lesquels peuvent induire des fissions en cascade, selon le principe dit de réaction en chaîne. Seulement, les neutrons lents sont plus efficaces que les neutrons rapides (ils passent plus de temps à proximité des noyaux cibles), ce qui oblige à ralentir les neutrons secondaires.
L’eau fait office de modérateur en freinant les neutrons sans les absorber. Lorsque le combustible est de l’uranium naturel, l’eau lourde s’impose mais, dans le cas de l’uranium enrichi, l’eau ordinaire suffit.
Dans les réacteurs REP (PWR en anglais), l’eau sert également de fluide caloporteur, c’est-à-dire qu’elle capte l’énergie libérée et l’évacue vers un échangeur de chaleur. Le transfert thermique permet la vaporisation de l’eau du circuit secondaire, qui fait tourner les turbines destinées à produire l’électricité (comme nous le rappellent nos factures d’électricité, 86 % de la production française est d’origine nucléaire).
L’EPR (European Pressurized Water Reactor), projet franco-allemand élargi, est un concept de réacteur à eau pressurisée nouvelle génération plus performant, plus respectueux de l’environnement et plus sûr, grâce notamment à un réservoir d’eau interne à l’enceinte de confinement. Forte de l’expérience acquise, EDF construit actuellement son premier réacteur nucléaire de type EPR, sur le site de Flamanville, dans la Manche, afin de préparer la modernisation et le renouvellement de son parc de production. Un second réacteur suivra, à Penly, près de Dieppe, en collaboration avec GDF Suez.
Une dernière précision : dans les filières dites à neutrons rapides, qui utilisent le plutonium comme combustible, l’eau est proscrite car elle ralentirait les neutrons. Un des fluides caloporteurs utilisés est alors le sodium, un métal fondu qui possède un excellent coefficient d’échange thermique.
Liquide dès 98 °C, il ne nécessite aucune mise sous pression aux températures de fonctionnement, qui dépassent les 500 °C. En revanche, le sodium s’enflamme spontanément dans l’air et réagit avec l’eau, ce qui oblige à prendre un certain nombre de précautions. L’air est banni du réacteur et remplacé par un gaz inerte : l’argon.

Pourquoi bâtir les centrales nucléaires au bord de l’eau ?

Dans le circuit primaire d’un réacteur nucléaire à eau sous pression, l’eau sert à ralentir les neutrons responsables de la fission et à évacuer l’énergie dégagée sous forme de chaleur. Celle-ci est transférée à l’eau d’un circuit secondaire qui se vaporise et actionne les turbines qui produisent l’électricité.
Après passage dans celles-ci, la vapeur d’eau du circuit secondaire doit être reconvertie en liquide afin de repartir vers un nouveau cycle. Le refroidissement de la vapeur est assuré par un circuit tertiaire : le condenseur, formé de milliers de tubes dans lesquels circule de l’eau froide puisée dans une source extérieure, fleuve ou mer.
L’eau du condenseur, légèrement réchauffée, est ensuite rejetée vers la source dont elle est issue. Mais, si le débit du cours d’eau s’avère trop faible ou si l’on souhaite limiter l’impact écologique dû au réchauffement, on dote la centrale de tours de refroidissement, comme dans les centrales thermiques classiques ou dans les installations de climatisation.
Dans ces « cheminées » de 100 à 150 mètres de hauteur et de 60 à 100 mètres de diamètre, l’eau est refroidie par un courant d’air ascendant, qui s’engouffre par la partie ajourée située à leur base. L’essentiel de l’eau retourne vers le condenseur mais une petite partie s’évapore dans l’atmosphère, créant des panaches blancs caractéristiques qui n’ont, heureusement, rien de radioactif.
Une astuce pour connaître le nombre de réacteurs d’une centrale : compter le nombre de tours de refroidissement (s’il y en a). On en dénombre généralement une par réacteur.
Cette centrale, mise en service en 1977, est dépourvue de tours de refroidissement, le débit du Grand Canal d’Alsace étant jugé suffisant. La salle des machines jouxte les enceintes de confinement qui abritent les deux réacteurs.