Au début d’un cycle de fonctionnement, le cœur présente une réserve d’énergie très importante. Celle‑ci diminue progressivement pendant le cycle, au fur et à mesure de la consommation des noyaux fissiles. La réaction en chaîne, et donc la puissance du réacteur, est contrôlée par : ∙ l’introduction plus ou moins importante dans le cœur de dispositifs appelés « grappes de commande », qui contiennent des éléments absorbant les neutrons. Elles permettent de contrôler la réactivité du réacteur et d’ajuster sa puissance à la puissance électrique que l’on veut produire. La chute des grappes par gravité permet l’arrêt d’urgence du réacteur ; ∙ l’ajustement de la concentration en bore (élément absorbant les neutrons) de l’eau du circuit primaire pendant le cycle en fonction de l’épuisement progressif du combustible en éléments fissiles ; ∙ la présence, dans les crayons de combustible, d’éléments absorbant les neutrons, qui compensent en début de cycle l’excès de réactivité du cœur après le renouvellement partiel du combustible. En fin de cycle, le cœur du réacteur est déchargé afin de renouveler une partie du combustible. EDF utilise deux types de combustible dans ses REP : ∙ des combustibles à base d’oxyde d’uranium (UO2) enrichi en uranium-235, à 4,5% en masse au maximum. Ces combustibles sont fabriqués dans plusieurs usines, françaises et étrangères, par Framatome et Westinghouse ; ∙ des combustibles constitués par un mélange d’oxyde d’uranium appauvri et de plutonium (MOX). Le combustible MOX est produit par l’usine Melox d’Orano. La teneur maximale en plutonium autorisée est actuellement limitée à 9,08 % (en moyenne par assemblage de combustible) et permet d’obtenir une performance énergétique équivalente à du combustible UO2 enrichi à 3,7% en uranium-235. Ce combustible peut être utilisé dans les 24 réacteurs de 900 mégawatts électriques (MWe) dont les décrets d’autorisation de création autorisent l’utilisation de combustible au plutonium. EDF prépare actuellement l’introduction de combustible MOX dans quelques réacteurs de 1300 MWe. 1.4 Le circuit primaire et les circuits secondaires Le circuit primaire et les circuits secondaires permettent de transporter l’énergie dégagée par le cœur sous forme de chaleur jusqu’au groupe turbo‑alternateur qui assure la production d’électricité. Le circuit primaire est composé de boucles de refroidissement, au nombre de trois pour un réacteur de 900MWe, et de quatre pour les réacteurs de 1300MWe, de 1450MWe ou de 1650MWe de type EPR. Le rôle du circuit primaire est d’extraire la chaleur dégagée dans le cœur par circulation d’eau sous pression, dite «eau primaire» ou « réfrigérant primaire». Chaque boucle, raccordée à la cuve du réacteur qui contient le cœur, comprend une pompe de circulation, dite «pompe primaire», et un générateur de vapeur. L’eau primaire, chauffée à plus de 300°C, est maintenue à une pression de 155 bars par le pressuriseur pour éviter l’ébullition. Le circuit primaire est contenu en totalité dans l’enceinte de confinement. L’eau du circuit primaire cède sa chaleur à l’eau des circuits secondaires dans les GV. Les GV sont des échangeurs de chaleur qui contiennent, selon le modèle, de 3500 à 6000 tubes dans lesquels circule l’eau primaire. Ces tubes baignent dans l’eau du circuit secondaire, qui est ainsi portée à ébullition sans entrer en contact avec l’eau primaire. Chaque circuit secondaire est constitué principalement d’une boucle fermée parcourue par de l’eau, sous forme liquide dans une partie et sous forme de vapeur dans l’autre partie. La vapeur produite dans les GV subit une détente partielle dans une turbine haute pression, puis traverse des sécheurs surchauffeurs avant d’être admise pour une détente finale dans les turbines basse pression d’où elle s’échappe vers le condenseur. Condensée, l’eau est ensuite renvoyée vers les GV par des pompes d’extraction relayées par des pompes alimentaires après avoir traversé des réchauffeurs. Échappement vapeur Cadres sécheurs Tore d’alimentation Enveloppe de faisceau Faisceau tubulaire Plaque entretoise Fond primaire Pompes primaires Instrumentation du cœur Mécanismes de commande de grappe Générateur de vapeur Cœur du réacteur Cuve du réacteur Couvercle de cuve Pressuriseur UN GÉNÉRATEUR DE VAPEUR ET UN CIRCUIT PRIMAIRE PRINCIPAL D’UN RÉACTEUR DE 1 300 MWE 288 Rapport de l’ASN sur l’état de la sûreté nucléaire et de la radioprotection en France en 2021 10 – LES CENTRALES NUCLÉAIRES D’EDF
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