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Schéma d’un réacteur à eau bouillante (BWR) – uniquement allemand Source: Deutsches Atomforum e.V.
Comme les réacteurs à eau sous pression, les réacteurs à eau bouillante (BWR) appartiennent à la conception de réacteur à eau légère.
Par rapport au réacteur à eau pressurisée (PWR), il y a une pression relativement faible dans la cuve sous pression du réacteur du réacteur à eau bouillante (environ 70 bars, donc environ moitié moins élevée que dans le PWR).
L’eau de refroidissement traverse le cœur du réacteur de bas en haut, évacuant la chaleur produite dans les éléments combustibles. Une partie s’évapore au-dessus du cœur du réacteur à environ 290°C (dôme de vapeur). La vapeur émergeant est directement amenée à la turbine, l’entraînant. Cela se fait via des séchoirs à vapeur qui séparent l’humidité contenue dans la vapeur.
Système d’eau de refroidissement
Info: Réacteurs à eau légère
La différence entre les différents types de réacteurs réside dans le liquide de refroidissement utilisé (eau, gaz ou métal liquide) et le modérateur utilisé (une substance qui ralentit les neutrons rapides, permettant ainsi et maintenant la réaction en chaîne – fission thermique). L’eau ou le carbone sous forme de graphite peuvent être utilisés comme modérateurs.
Réacteurs à eau légère
Aujourd’hui, les réacteurs à eau légère sont utilisés en Allemagne, qui sont les types de réacteurs les plus utilisés dans le monde. Parmi les réacteurs à eau légère, on trouve les réacteurs à eau sous pression et les réacteurs à eau bouillante. Dans les réacteurs à eau légère, de l’eau normale (eau légère) est utilisée comme liquide de refroidissement. En même temps, l’eau sert de modérateur.
Une molécule d’eau (H2O) est constituée de deux atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène. Si les deux atomes d’hydrogène (H) n’ont qu’un seul proton (module chargé positivement) dans le noyau mais pas de neutron (module non chargé du noyau), la combinaison avec l’oxygène est appelée « eau légère ».
Dans le cas de « l’eau lourde », en revanche, les deux atomes d’hydrogène dans le noyau ont chacun un proton et un neutron. Ces atomes d’hydrogène sont également appelés deutérium – un isotope de l’hydrogène.
Le nombre de protons et de neutrons dans le noyau détermine le nombre de masse d’un noyau. Les atomes d’hydrogène de l’eau lourde présentent une masse plus importante (u≈2) que les atomes d’hydrogène de l’eau légère (u≈1).
La vapeur « usée » qui a transféré une grande partie de son énergie à la turbine, est refroidie dans le condenseur à l’aide d’un autre circuit (système d’eau de refroidissement), se condense à nouveau en eau et est réinjectée dans le cœur du réacteur par des pompes.
Les matières radioactives atteignent la turbine
Les canalisations (conduites principales de vapeur et conduites d’eau d’alimentation) mènent de l’enceinte de confinement à la centrale électrique. Étant donné que la vapeur d’eau peut contenir des matières radioactives, les conduites principales, la turbine, le condenseur et les conduites d’eau d’alimentation peuvent contenir des dépôts radioactifs. C’est pourquoi, dans le cas du BWR, la centrale fait également partie de la zone de contrôle de la centrale et est protégée en conséquence (par exemple, blindage de la turbine).
Un certain nombre de dispositifs de sécurité ont été installés pour séparer immédiatement le réacteur de la centrale en cas d’accident (isolation dite de pénétration).
Contrôle de la fission nucléaire dans le BWR
Les pompes de circulation intégrées dans la cuve sous pression du réacteur mélangent l’eau d’alimentation pompée du condenseur avec l’eau de la cuve sous pression du réacteur qui ne s’est pas évaporée. En fonction du volume en circulation, la température du liquide de refroidissement traversant les éléments combustibles change. Cela influence également la part de vapeur dans la zone du cœur du réacteur.
La vapeur a un effet de modération plus faible que l’eau. Plus il y a de vapeur dans la zone du cœur du réacteur, moins il y a de fissions nucléaires. Ainsi, la puissance du réacteur diminue (coefficient de bulle de vapeur négatif). En modifiant la vitesse des pompes de circulation, la puissance du réacteur peut ainsi être influencée par la part des bulles de vapeur dans l’eau de refroidissement. Un débit de liquide de refroidissement plus faible réduit la puissance du réacteur en augmentant la part des bulles de vapeur, et vice versa.
Les barres de commande du réacteur contenant un matériau absorbant les neutrons (appelés poisons neutroniques) sont chargées dans le cœur du réacteur par le bas et régulent le réacteur. En cas de déclenchement du réacteur, les barres de commande sont « projetées » pneumatiquement dans le cœur du réacteur, mettant ainsi fin à la réaction en chaîne.
Autres informations
- Réacteurs à eau sous pression