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Qu'est-ce que le circuit primaire d'un réacteur ?

La boucle, l'élément fondamental du circuit primaire

circuit primaire

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Chaque "boucle" du circuit primaire est racordée à la cuve du réacteur et se compose d'une pompe primaire, d'un générateur de vapeur et des tuyauteries qui relient ces équipements. A cela vient s'ajouter un pressuriseur, relié à l'une des boucles primaires, celui-ci a pour rôle de maintenir automatiquement la pression pour éviter que l'eau n'entre en ébullition.

L'eau est mise en circulation par la pompe primaire et un moteur électrique, et chemine à travers une des boucles primaires depuis le coeur du réacteur où elle est chauffée par les fissions du combustible inséré dans la cuve. Une fois sortie de la cuve, cette eau traverse l'ensemble des tuyauteries qui la conduisent vers le générateur de vapeur où elle cède sa chaleur, puis elle est dirigée vers la pompe primaire, cette dernière reconduisant l'eau de nouveau dans le coeur.

Les réacteurs qui équipent les centrales actuelles comportent 2 à 4 boucles, suivant leur design. 

  • La cuve, ses équipements internes

    La cuve et ses équipements internes

    cuve ol3

    Caractéristiques techniques de la cuve :

    • Poids : 420 tonnes
    • Hauteur : 10.6 m
    • Diamètre : 5.3 m
    • Température de fonctionnement : > 300°C



    La cuve du réacteur est le composant principal du circuit primaire. Enceinte en acier étanche de forte épaisseur, elle renferme le cœur du réacteur et les systèmes de contrôle de la réaction. Au sein de la cuve, le fluide caloporteur extrait la chaleur produite par la réaction nucléaire puis la transmet à l’eau du circuit secondaire dans le générateur de vapeur.

    L'épaisseur de la paroi en acier au carbone de la cuve (de 20 à 30 cm) et les gaines en acier inoxydable garantissent le confinement des réactions internes.

    Les équipements internes de la cuve supportent quant à eux les assemblages de combustible et assurent que leur position et orientation dans le cœur sont correctes ; cela afin que les grappes de commande et l’eau primaire puissent remplir leurs rôles respectifs de contrôle de la réactivité et d’extraction de la chaleur du cœur en toutes circonstances, y compris dans l’hypothèse de situations accidentelles.

    cuve ol3

    Principaux composants des équipements internes :

    • les équipements internes supérieurs :
      • guides de grappes,
      • plaque-support supérieure,
      • plaque supérieure de cœur
    • les équipements internes inférieurs :
      • enveloppe et plaque inférieure de cœur
    • le réflecteur lourd.

  • Couvercle de la cuve

    le couvercle de la cuve

    couvercle de cuve

    Caractéristiques techniques du couvercle de cuve :

    • Poids : 116 tonnes non assemblé / 200 tonnes complètement assemblé
    • Hauteur : env. 10m
    • Diamètre : 5.7 m

    Pesant plusieurs tonnes et revêtus d'acier inoxydable, les couvercles de cuve constituent une barrière de protection entre le combustible à l'intérieur de la cuve et le monde extérieur. La présence de perforations usinées avec précision permet par ailleurs le passage des mécanismes (les barres de contrôle) régulant la réaction nucléaire.

    La conception des couvercles doit donc assurer efficacement et en toute sécurité cette double fonction d'étanchéité et de traversée.
    La cuve et son couvercle ont été fabriqués par MHI à Kobe au Japon.

  • Générateurs de vapeur

    Les générateurs de vapeur

    generateur de vapeur

    Caractéristiques techniques :

    • Poids : > 550 tonnes
    • Hauteur : 25 m
    • Diamètre : 5.2 m

    Les quatre générateurs de vapeur (GV) – un dans chaque boucle - constituent l’interface d’échange de chaleur entre l’eau primaire, chauffée par le combustible nucléaire, et l’eau secondaire qui, à l’état de vapeur, entraîne le turboalternateur.

    L’eau du circuit primaire - qui reste sous forme liquide de par la pression - entre dans le GV par la boîte à eau à environ 320°C, circule dans les tubes où elle cède sa chaleur au fluide secondaire et ressort de l’autre côté de la boîte à eau à environ 280°C. L’énergie ainsi cédée permet de transformer l’eau liquide, provenant des tores d’alimentation et s’écoulant par gravité vers le bas, en vapeur qui s’échappe vers la turbine par la partie supérieure de l’équipement.

    Les 4 GV ont été fabriqués par AREVA Chalon/St Marcel.

  • Motopompes primaires

    Les groupes motopompes primaires

    moto pompe primaire

    Caractéristiques techniques :

    • Poids : > 110 tonnes
    • Hauteur : 9.3 m

    Les groupes motopompes primaires (GMPP) assurent la circulation forcée de l’eau primaire afin que la chaleur produite dans le cœur du réacteur soit transmise aux générateurs de vapeur pour y être cédée à l’eau du circuit secondaire.

    Chacune des quatre boucles du circuit primaire est équipée d’un GMPP situé entre la sortie du générateur de vapeur et l’entrée de la cuve.

    Le GMPP est constitué de trois parties :

    • la cellule hydraulique
    • le système d’étanchéité d’arbre
    • le moteur.

    Les GMPP ont été fabriqués par AREVA JSPM à Jeumont.

  • Pressuriseurs

    Le pressuriseur

    pressuriseur circuit primaire

    Caractéristiques techniques :

    • Poids : > 160 tonnes
    • Hauteur : > 14 m
    • Diamètre : 3 m

    Le pressuriseur a pour rôle de maintenir la pression du circuit primaire dans un domaine de valeurs prescrit. Il fait partie de ce circuit et une tuyauterie, dite ligne d’expansion, le relie à la branche chaude d’une des quatre boucles primaires.

    Le pressuriseur a été fabriqué par AREVA Chalon/St Marcel.

  • Tuyauteries primaires

    Les tuyauteries primaires

    tuyauteries circuit primaire

    Il s’agit des tuyauteries des quatre boucles du circuit primaire et de la ligne d’expansion du pressuriseur. Les tuyauteries des boucles permettent à l’eau primaire de circuler de la cuve aux générateurs de vapeur, puis de ceux-ci aux groupes motopompes primaires et, sous l’impulsion de ces derniers, de retourner à la cuve. La ligne d’expansion relie le pressuriseur à l’une des quatre boucles.

    Chaque boucle primaire comprend :

    • une branche chaude de la cuve à un générateur de vapeur
    • une branche dite en « U » du générateur de vapeur au groupe motopompe primaire
    • une branche froide du groupe motopompe à la cuve.

Le fonctionnement d'un réacteur à eau pressurisée