Réacteur nucléaire de génération III

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Réacteur Français type EPR (European Pressure Reactor)

Cahier des charges à l'origine de la conception

L'EPR est le fruit d'une collaboration entre les équipes d'Areva et de Siemens. Les EPR fonctionnent à eau pressurisée, tout comme les réacteurs traditionnels "REP" et leur principe de fonctionnement n'est pas fondamentalement différent. Toutefois, ils présentent des innovations technologiques qui leur permettent de viser plusieurs objectifs en termes de rentabilité économique, de sûreté, de stabilisation possible du stock de plutonium, et de diminution du volume des déchets produits.

A la demande de l'ASN (Autorité de Sureté Nucléaire), les nouvelles centrales devaient par ailleurs empêcher toute fuite radioactive à l'extérieur de l'enceinte externe de confinement dans l'hypothèse de la chute sur la centrale d'un avion militaire tel qu'un mirage V de masse 13 tonnes volant à 540 km/h et de celle de la fusion compléte du réacteur. Les systèmes de sécurité existants sur les centrales antérieures devaient par ailleurs été améliorés ou complétés pour éviter d'atteindre un accident de catégorie 4 sur l'échelle INES et limiter l'exposition aux radiations du personnel de maintenance.

Parmi les nouveautés technologiques de ce réacteur, on peut citer:

• Augmentation de la performance économique
  • utilisation d'un combustible davantage enrichi en uranium (jusqu'à 5% contre 3 à 4% dans les REP traditionnels). Par conséquent, l'énergie libérée par tonne de combustible passe d'environ 45 à 60 GWj/t (gigawatt x jour / tonne).
  • Augmentation du rendement thermodynamique obtenue en augmentant la pression du circuit secondaire - 78 bars au lieu de 65 environ - et donc sa température. Pour une puissance thermique sensiblement égale, la puissance électrique maximum produite par l'EPR est de 1600 MW contre 1450 MW pour un REP.
  • Les périodes d'arrêt du réacteur pour rechargement du coeur sont de durée plus réduite (une quinzaine de jours, contre typiquement une trentaine actuellement), et plus espacées (jusqu'à 24 mois au lieu de 12).
  • Des opérations de maintenance particulières peuvent dorénavant être réalisées réacteur en service.
  • la durée de vie du réacteur passe à 60 ans, contre 40 actuellement grâce, notamment, à la protection de la cuve au moyen d'un bouclier stoppant le flux neutronique.

• Augmentation de la sureté
  Les principales innovations technologiques incluses dans l'EPR pour réduire la probabilité d'un accident sont principalement les suivantes:
  • la cuve du réacteur est protégée de l'irradiation neutronique, qui accélére son vieillissement, par un réflecteur de neutrons disposé tout autour du coeur. En outre, celle-ci comporte moins de points de soudures (potentiellement fragiles) que dans les réacteurs traditionnels,
  • les systèmes d'injection de sécurité du coeur et d'alimentation de secours en eau des générateurs de vapeur ont été séparés en 4 sous-sytèmes indépendants installés dans 3 batiments en béton eux-mêmes totalement indépendants,
  • les quatre boucles du circuit primaire sont isolées les unes des autres par des murs en béton, afin de contenir les éventuels projectiles résultant de l'éclatement d'une conduite,
  • l'enceinte de confinement en béton du bâtiment réacteur est plus épaisse que dans les centrales REP (une seule enceinte de 90 cm d'épaisseur): 1,30 m pour la paroi interne, et autant pour la paroi externe ; la tenue en pression de l'enceinte est de 6,5 bars contre 5,5 bars dans les centrales REP : cette disposition permettrait, en cas d'accident grave, de retarder un éventuel relâchement de matières radioactives à l'atmosphère.
  
  

• en cas de fusion du coeur avec transpercement de la cuve du réacteur, la matière à plus de 2000°C serait récupérée dans un bac réfractaire situé sous la cuve, où elle pourrait s'étaler et se refroidir, sans risque de traverser le radier en béton (syndrome chinois),

• des dispositifs de recombinaison catalytique du dihydrogène ont été prévus dans la partie supérieure de l'enceinte de confinement et sont capables d'éviter d'atteindre la limite d'explosivité inférieure du gaz (LIE). Le dihydrogène, un gaz très explosif, est produit par réaction chimique à haute température entre la vapeur d'eau et le zirconium entrant dans la composition du gainage des combustibles. 

• La conception des piscines de refroidissement des barres combustibles a par ailleur été revue dans le but de limiter le rayonnement gamma émis dans l'enceinte de confinement lors des opérations de déchargement et donc l'irradiation des équipes de maintenance de la centrale.

La première tête de série EPR dans le monde a été construite à Olkiluoto, une île située dans l'ouest de la Finlande sur la commune d'Eurajoki. La mise en service de ce réacteur est programmée courant 2012. puis récemment de la génération III avec l'EPR de Flamanville et Penly.

Conception et principe de fonctionnement de l'EPR de Flamanville