Les réacteurs nucléaires à eau bouillante (REB)

Les réacteurs à eau bouillante (REB) sont un type de réacteur nucléaire à eau légère, au même titre que les réacteurs à eau pressurisée (REP). Cet article présente l’histoire et les caractéristiques de la technologie REB, en s’adressant à un public savant mais ne connaissant pas ce sujet particulier. Il explore également les différences entre les REB et les REP.

Histoire

Le développement des réacteurs à eau bouillante a commencé dans les années 1950 aux États-Unis, sous l’égide de la General Electric Company (1). Le premier réacteur commercial de ce type, le réacteur de Dresden-1, a été mis en service en 1960. Bien que les REB soient moins répandus que les REP, ils représentent encore environ 20 % des réacteurs nucléaires en fonctionnement dans le monde en 2021.

Caractéristiques des réacteurs à eau bouillante

Les réacteurs à eau bouillante utilisent de l’eau légère (H2O) comme caloporteur et modérateur de neutrons. Le combustible nucléaire, généralement de l’uranium enrichi, est contenu dans des assemblages de crayons combustible. Contrairement aux REP, les REB n’utilisent pas de cuve sous pression pour maintenir l’eau dans un état liquide à des températures élevées. Au lieu de cela, l’eau est autorisée à bouillir directement dans le cœur du réacteur, produisant de la vapeur qui est utilisée pour actionner une turbine et générer de l’électricité.

Les réacteurs à eau bouillante sont conçus avec plusieurs systèmes de sécurité, tels que des barrières de confinement, des systèmes de refroidissement d’urgence et des systèmes d’arrêt automatique en cas de conditions anormales. Les réacteurs de nouvelle génération, tels que les réacteurs ABWR (Advanced Boiling Water Reactor) et ESBWR (Economic Simplified Boiling Water Reactor), intègrent des améliorations significatives en matière de sûreté et d’efficacité par rapport aux conceptions précédentes.

Différences entre les REB et les REP

L’une des principales différences entre les réacteurs à eau bouillante (REB) et les réacteurs à eau pressurisée (REP) réside dans leur conception et leur mode de fonctionnement. Dans un REB, l’eau bouillante est produite directement dans le cœur du réacteur, tandis que dans un REP, l’eau est maintenue sous pression et chauffée dans un circuit primaire avant de transférer sa chaleur à un circuit secondaire via un générateur de vapeur (9).

Cette différence a plusieurs implications. Premièrement, les REB n’utilisent qu’un seul circuit de refroidissement, contrairement aux REP, qui utilisent deux circuits séparés. Cela rend les REB légèrement moins complexes et moins coûteux à construire et à exploiter. Cependant, cela signifie également que la radioactivité a davantage de chances de se propager dans le circuit de refroidissement en cas de fuite ou d’accident.

Deuxièmement, la pression dans le cœur du réacteur est généralement plus faible dans un REB que dans un REP. Cela peut réduire le risque de rupture de la cuve en cas de surpression, mais cela peut également entraîner des défis en termes de gestion des transitoires et de l’efficacité du refroidissement.

Troisièmement, les REB ont généralement des niveaux de puissance plus faibles que les REP, allant de 600 à 1 300 mégawatts électriques (MWe), tandis que les REP ont une puissance nominale de 1000 à 1 700 mégawatts électriques (MWe). Cela signifie que les REB peuvent être plus adaptés pour des installations plus petites ou des réseaux électriques moins développés.

Enfin, les caractéristiques thermohydrauliques des REB et des REP sont différentes, ce qui peut affecter la conception et la gestion de la sûreté des réacteurs. Par exemple, la formation de bulles de vapeur dans le cœur du réacteur peut entraîner des fluctuations de puissance dans un REB, tandis que cela n’est généralement pas un problème dans un REP.

Statistiques

En 2021, il y avait environ 90 réacteurs nucléaires à eau bouillante en fonctionnement dans le monde, principalement aux États-Unis, au Japon et en Suède. Ces réacteurs ont une capacité totale d’environ 85 000 mégawatts électriques (MWe). Parmi les réacteurs de nouvelle génération en développement, les ABWR ont une capacité de 1 300 à 1 400 MWe, tandis que les ESBWR ont une capacité de 1 520 MWe.

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• https://www.voix-du-nucleaire.org/reacteurs-nucleaires-a-eau-bouillante/