TPE 1èreS
L'énergie nucléaire en France

Matthieu Burnand-Galpin
Chandima De Silva
Eran Diler
John Fleury
L'énergie nucléaire en France
III 1 - La Génération III: l'exemple de l'EPR de Flamanville
         Aujourd’hui, nous sommes en train d’entrer dans ce que l’on appelle la Génération III du nucléaire. C'est-à-dire que les réacteurs en construction aujourd’hui sont plus évolués que les précédents. Mais alors quelles sont les réelles évolutions et existe-il déjà des modèles de Génération III ? Nous tâcherons de répondre à cette problématique en commençant par les évolutions, les nouveautés des réacteurs de troisième Génération par rapport à la Génération II. Ensuite, nous présenterons des modèles existants et enfin nous parlerons de l’EPR, en particulier celui de Flamanville, que nous avons visité.


         La Génération III, dont l’EPR, suivent des principes évolutionnaires et non « révolutionnaires ». Ces réacteurs utilisent surtout les techniques de la Génération II en les améliorant. Cependant, certains constructeurs disent que leurs réacteurs appartiennent à la  Génération III+ alors que très peu d’organismes acceptent de reconnaître le statut de Génération III+, dont la CEA (Commissariat à l’Energie Atomique). De plus, les réacteurs de troisième génération possèdent moins de désavantages que les réacteurs de la lignée précédente. En outre, les systèmes de sécurité sont plus efficaces, grâce à l’analyse des accidents de Tchernobyl et Three Miles Island. Les réacteurs consomment moins d’uranium, ils sont plus puissants et moins producteurs de déchets à vie longue. Cependant, il est difficile de donner des chiffres car nous parlons de plusieurs réacteurs qui n’ont pas tous les mêmes caractéristiques.
Les Générations du Nucléaire
Source: EDF. Notons que les réacteurs présentés dans cette frise(REP 900, N4, EPR…) sont tous français, à part l’AP 1000, et construits par Areva et sa filiale Areva-NP (Areva-Production Nucléaire).
         Aujourd’hui, une dizaine de réacteurs de troisième génération existent, qu’ils soient au stade de construction ou d’exploitation. Il en existe plusieurs modèles.

         Pour commencer, certains modèles de réacteur dont l’AES 91 (1000MW), l’AES 92 (1000MW), d’Atomstroyexport (Russie), sont certes en construction, respectivement en Chine et en Inde, mais d’un intérêt limité étant donné que peu de producteurs d’électricité s’y intéressent.

         Nous allons alors commencer à parler de l’ABWR (Réacteur Avancé à Eau Bouillante) (1350MW) développé par General Electric, Toshiba et Hitachi. C’est le modèle le plus « ancien » de la Génération III. Une dizaine de réacteurs sont en construction ou en exploitation. Sept d’entre eux se trouvent au Japon, dont deux sont en fonctionnement et cinq en construction. Un autre réacteur est en construction à Taiwan. General Electric est en train de développer un autre réacteur, l’ESBWR (1300MW) (Réacteur Economique et Simplifié à Eau Bouillante). Il se base sur les mêmes principes que l’ABWR, c'est-à-dire la technologie REB (Réacteur à Eau Bouillante). La différence la plus importante par rapport aux réacteurs REP (Réacteurs à Eau Pressurisé), les réacteurs les plus communs, est que le circuit primaire du REB est ce qui fait tourner le générateur. Dans les REP c’est le circuit secondaire, pour des raisons de sécurité, qui fait tourner les turbines. Ainsi, la pression dans le circuit primaire est de 75 bars, contre 158 bars pour les REP. Subséquemment l’eau des REB peut bouillir, ce qui explique son nom. Le rendement du REB est légèrement plus élevé (36% pour un REP, 37% pour un REB). Vu l’intérêt croissant des REB, EDF réfléchi à une éventuelle construction de quatre réacteurs. Ainsi, Areva-NP est à son tour en train de développer un REB : le SWR (1250MW).

         Ensuite, il existe l’AP1000 (1000MW) développé par Westinghouse (Britannique et Américain). Ce réacteur sera construit en quatre exemplaires en Chine. Il a remporté l’offre d’achat au détriment de l’EPR. De plus, deux autres réacteurs seront construits aux Etats-Unis. Il utilise la technologie REP et ses évolutions sont surtout axées autour de la sécurité, en utilisant des systèmes de sûreté dits « passifs ». Passif signifie qu’en cas de coupure du courant électrique, les systèmes de sécurité peuvent toujours fonctionner, car ils dépendent de lois physiques, comme la gravité, à la place de systèmes de pompes qui nécessitent une force électrique (dans les autres réacteurs, les pompes peuvent fonctionner à un moteur diesel en cas de coupure du courant).

         S’ajoute à cette liste l’EPR (1600MW) (Réacteur Pressurisé Européen) développé par Areva-NP filiale d’Areva et de Siemens. Le premier réacteur a été commandé en Finlande. Deux autres ont été commandés en Chine. Il y a des probabilités assez élevées que quelques réacteurs soient construits aux Etats-Unis et encore plus en Grande-Bretagne, où EDF est très présent. Mais il existe aussi le réacteur de Flamanville dans la Manche en France. Nous avons eu l’occasion de visiter le site de Flamanville et nous allons décrire ses caractéristiques qui s’appliquent à tous les réacteurs EPR.
Les caractéristiques de l’EPR par rapport aux réacteurs N4 (Génération II) et réacteurs de Génération I
Source : CEA ; Areva-NC ; www.energethique.com/energie/epr.htm
         *** Il y a 265 « crayons » par assemblage. Dans chaque crayon il y a à peu près 200 pastilles de 8g. Une seule pastille de 8g fournit assez d’électricité pour une famille pendant un an. Il y a donc 8x200x265x241=102.106g=102 tonnes d’uranium dans un réacteur EPR.


        
L’EPR de Flamanville est un réacteur « tête de série », c'est-à-dire qu’on le construit pour l’observer. Après deux ou trois ans d’observation, EDF décidera si elle lancera la construction d’autres centrales EPR pour remplacer les centrales actuelles.

         Intéressons-nous au site de Flamanville. L’EPR a été construit à la centrale de Flamanville pour de nombreuses raisons. La première est que les risques sismiques sont limités en Normandie. Ensuite, Flamanville est sur la mer, ainsi la source d’eau pour refroidir les centrales est quasi inépuisable. De plus, les habitants sont pour la construction, l’acceptation du public joue un rôle très important. Enfin, les réacteurs sont implantés à proximité des consommateurs d’électricité, afin d’éviter la déperdition de celle-ci lors du transport. L’EPR a ainsi été placé à Flamanville dans un souci d’harmonisation géographique au niveau national. Un seul réacteur EPR produit assez d’énergie pour alimenter 1,5 million d’habitants, soit l’équivalent de toute la Bretagne.

         De plus, l’EPR a été choisi à la place des autres réacteurs pour plusieurs raisons. La première est que c’est un réacteur REP, ainsi EDF compte bénéficier du retour d’expérience des centrales précédentes. De plus, l’EPR peut fonctionner au MOX, du combustible recyclé. Ceci permettrait de placer l’énergie nucléaire comme une énergie durable et aussi de baisser le prix du KWh, car il faudrait moins de combustible et le coût des déchets usés serait réduit. Ensuite, l’EPR possède un dispositif de récupération du combustible en cas d’accident grave, comme la fusion du cœur. Quatre bâtiments différents peuvent assurer indépendamment le refroidissement du combustible, pour éviter une contamination radioactive hors du site. Enfin, sa puissance électrique dépasse les 1 500 MW. Ceci permettrait à EDF d’avoir moins de réacteurs et ainsi moins de réacteurs à démanteler, ce qui rend le prix de l’électricité encore plus compétitif. Non seulement la puissance du réacteur est plus élevée que celle des précédents, mais l’EPR est plus disponible, 83% pour une tranche de Génération II et 92% pour l’EPR. Ceci signifie que l’EPR peut être utilisé 92% du temps de son exploitation, certaines étapes de maintenance pouvant être effectués lors de la marche du réacteur. Ceci permet au réacteur de produire encore plus par année.

         En outre, le réacteur produit moins de déchets : 30% de moins pour une même quantité d’électricité produite. Les déchets à vie longue sont réduits de 15%. Il est intéressant de noter que pour l’EPR, il faut 57 m3 d’eau par seconde pour refroidir le réacteur. L’eau, 3°C plus chaude, ressort à 500 m des côtes. L’eau n’est pas radioactive; la pêche est possible aux alentours de la centrale. Le chantier commence en décembre 2007 et devrait s’achever en 2012.

         Ainsi la Génération III est l’avenir proche du nucléaire. Grâce à des meilleurs arguments de vente, peut être que le nucléaire va conquérir de nouveaux marchés, dont la Chine. Ainsi la Génération III, et en particulier l’EPR pour l’Europe, représentent la transition énergétique vers la Génération IV ou encore l’énergie nucléaire à fusion.
Photomontage du site de Flamanville avec Flamanville 3 (réacteur EPR) à gauche
Source : Projet Flamanville 3 ; EDF







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