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Réacteur à eau bouillante généralités

Réacteur à eau bouillante généralités. Motivations - Historique. 1956 : Premier réacteur à eau bouillante (5MW) Développement aux Etats-Unis par General Electric (concurrence aux REP) : adaptation simplifiée et allégée Succès commercial retardé par rapport aux REP :

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Réacteur à eau bouillante généralités

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Presentation Transcript

  1. Réacteur à eau bouillantegénéralités

  2. Motivations - Historique 1956 : Premier réacteur à eau bouillante (5MW) Développement aux Etats-Unis par General Electric (concurrence aux REP) : adaptation simplifiée et allégée Succès commercial retardé par rapport aux REP : - problèmes de corrosion dans les boucles de recirculation - incertitudes sur l’exploitation en cycle direct (perte d’une barrière) - complexité du combustible - absence de bore soluble pour le contrôle de réactivité - pas de synergies avec la propulsion navale

  3. Principe des Réacteurs à Eau Bouillante (REB) Circuit primaire Cuve Eau - Vapeur Vapeur Alimentation d’Eau Cœur du réacteur Générateur Pompe eau alimentaire Condenseur Eau de refroidissement Réchauffeur Pompes de recirculation eau réacteur Mécanismes de commande de grappe

  4. 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 mm Constituants principaux • Réacteur en cuve : 70 bars • Caloporteur et modérateur eau légère sous forme liquide et vapeur • Cycle direct • 15% du débit total • Circuit de recirculation (interne) • 85% du débit total • Enceinte de confinement • avec système de suppression de pression (piscines de condensation) Profil de taux de vide en fonction de la hauteur dans le coeur

  5. Ordres de grandeur • Caractéristiques REB • Puissance unitaire 1000MWe • Pression 70 bar • Température d’entrée 215°C • Débit cœur 10t/s ; débit turbine 1,5t/s • Taux de vide moyen dans le cœur 43% • Qualité vapeur à la sortie 15% • Hauteur du cœur 3,80m • Nombre d’assemblages 700 à boîtier • Nombre de croix de contrôle 150 (21% seulement mais !) • Puissance volumique 50kW/l • Puissance spécifique 24W/g U • Flux thermique max 110W/cm2 • Gainage Zr2

  6. Assemblage • Boîtier • Assurer le maintien mécanique de l’assemblage • Chargement et déchargement • Constitue le canal de refroidissement => découplage radial, couplage entre canaux par l’amont et l’aval • Lame d’eau entre assemblages • Passage pour les croix de contrôle • Thermalisation des neutrons (découplage neutronique) • Souplesse dans la gestion du combustible • Cohabitation d’assemblages différents • Assemblage de crayons UO2 gainés Zr • Combustible • enrichi <5% ; zonage d’enrichissement au sein de l’assemblage • Contrôle de la réactivité • Poisons consommables • croix de contrôle placées entre les boîtiers contenant le combustible • débit du caloporteur • Bore soluble en situation extrême

  7. Assemblage REB générique Boîtier Zr4 Gaine Zr2 + Liners éventuellement Pastille combustible UO2/PuO2 Eau liquide Trou d’eau unique ou Eau diphasique multiple de géométrie très variable

  8. Fonctionnement • Paramètres de contrôle de la puissance • Insertion des croix de contrôle • Débit d’eau à l’entrée : dr/dQe = + 14 pcm/ % du débit nominal • Température d’eau à l’entrée dr /dTe = – 70 pcm/°C • Pression de la vapeur à la sortie dr/dPs = + 40 pcm/bar • Domaine de fonctionnement déterminé par ces paramètres • L’effet de vide n’est pas seulement un paramètre de sûreté => précision nécessaire sur ces paramètres • L’absence de bore soluble impacte la procédure de rechargement du combustible • Vérifications de la conformité des situations intermédiaires (confrontation calcul-mesure) • Etudes de faisabilité : exigence sur la modélisation ! Modifient la quantité de vapeur et sa distribution dans le coeur

  9. Diagramme de fonctionnement

  10. Exemple de données coeur

  11. REP , REB

  12. Evolutions des REB

  13. Évolution des architecture REB

  14. Simplification du REB

  15. Pompes de recirculation ABWR

  16. Comparaison de ABWR avec un BWR récent

  17. Internes ABWR

  18. Internes SBWR Retrait des pompes Convection naturelle Cheminée

  19. Evolution of AREVA BWR Technology • Gundremmingen B/C • Würgassen • Brunsbüttel • Philippsburg 1 • Isar 1 • Tullnerfeld • Krümmel • Kahl • Gundremmingen A • Lingen SWR 1000 Product Line 72 Product Line 69 Full pressure containment - 61

  20. Confinement SWR 1000

  21. Filière évolutive

  22. Evolution des performances combustibles REB 9x9 i 9x9 45GWj/t 8x8 htc 40GWj/t 8x8 i Zr liner 33GWj/t 8x8 i 8x8 7x7 i 22GWj/t 7x7 Conversion de gestion : opérationnelle et « naturelle »

  23. Évolution de performances combustibles REB Le zonage implique de dépasser 5% au delà de 55GWj/t Limite 5% Aller au delà : le Pu ?

  24. Exemple d’assemblages SVEA-96 74 crayons GE 60 crayons ANP ATRIUM-10 91 crayons

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