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Les réacteurs à eau pressurisée (REP) sont un type de réacteur nucléaire largement utilisé pour la production d’électricité. Ils font partie de la famille des réacteurs à eau légère, qui comprend également les réacteurs à eau bouillante (REB). Cet article présente l’histoire et les caractéristiques de la technologie REP, en s’adressant à un public savant mais ne connaissant pas ce sujet particulier.
Histoire
Le développement des réacteurs à eau pressurisée a débuté dans les années 1950 aux États-Unis, sous l’égide de la Westinghouse Electric Corporation (1). Le premier réacteur commercial de ce type, le réacteur de Shippingport, a été mis en service en 1958 (2). Depuis lors, les REP sont devenus la technologie de réacteur nucléaire la plus répandue dans le monde, représentant environ deux tiers des réacteurs en fonctionnement en 2021 (3).
Caractéristiques
Les réacteurs à eau pressurisée utilisent de l’eau légère (H2O) comme caloporteur et modérateur de neutrons (4). Le combustible nucléaire, généralement de l’uranium enrichi ou du MOX (mélange d’oxydes de plutonium et d’uranium), est contenu dans des assemblages de crayons combustibles (5). Le cœur du réacteur est entouré d’une cuve sous pression pour maintenir l’eau dans un état liquide à des températures élevées, généralement autour de 300 à 325 °C (6).
Le fonctionnement d’un réacteur à eau pressurisée repose sur deux circuits de refroidissement séparés (7). Le circuit primaire transporte l’eau chauffée par la réaction nucléaire à travers un générateur de vapeur, où elle cède sa chaleur à l’eau du circuit secondaire. L’eau du circuit secondaire se transforme alors en vapeur, qui est utilisée pour actionner une turbine et générer de l’électricité. La vapeur est ensuite condensée et renvoyée au générateur de vapeur pour être réchauffée à nouveau. Cette séparation des circuits permet de limiter la propagation de la radioactivité en cas de fuite ou d’accident.
Les réacteurs à eau pressurisée 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 (8). Les réacteurs de nouvelle génération, tels que les réacteurs EPR (European Pressurized Reactor) et AP1000, intègrent des améliorations significatives en matière de sûreté et d’efficacité par rapport aux conceptions précédentes (9).
Statistiques et faits
En 2021, il y avait environ 440 réacteurs nucléaires en fonctionnement dans le monde, dont environ 295 étaient des réacteurs à eau pressurisée (10). Les pays avec le plus grand nombre de réacteurs REP en exploitation comprennent les États-Unis, la France, la Chine et le Japon (11).
Les réacteurs à eau pressurisée ont une capacité de production d’électricité allant généralement de 600 à 1 600 mégawatts électriques (MWe) (12). Les réacteurs de nouvelle génération, comme l’EPR et l’AP1000, ont des capacités de production encore plus élevées, jusqu’à 1 700 MWe (13).
En termes de production d’énergie, les réacteurs à eau pressurisée représentent une part importante de la production d’électricité nucléaire mondiale. En 2020, les réacteurs nucléaires ont généré environ 10 % de l’électricité mondiale, et les réacteurs à eau pressurisée ont contribué à environ 7 % de cette production (14).
Les réacteurs à eau pressurisée sont également utilisés dans des applications maritimes, notamment pour propulser des sous-marins et des porte-avions. Les réacteurs navals sont généralement plus petits et plus compacts que leurs homologues terrestres, avec des puissances allant de quelques dizaines à quelques centaines de mégawatts thermiques (MWth) (15).
Perspectives
Le développement de la technologie des réacteurs à eau pressurisée se poursuit, avec l’introduction de nouveaux designs et l’amélioration des systèmes de sûreté et d’efficacité. Les réacteurs de nouvelle génération, tels que l’EPR et l’AP1000, offrent des avantages significatifs en termes de performance et de sûreté par rapport aux conceptions plus anciennes (16).
Cependant, le déploiement de nouveaux réacteurs à eau pressurisée fait face à des défis, tels que les coûts élevés de construction, la concurrence avec d’autres sources d’énergie, les préoccupations environnementales et la gestion des déchets nucléaires (17). À long terme, l’avenir de la technologie REP dépendra de la capacité de l’industrie nucléaire à surmonter ces défis et à répondre aux exigences en matière de sûreté, d’économie et de durabilité.
Conclusion
Les réacteurs à eau pressurisée sont une technologie nucléaire éprouvée et largement déployée, avec une longue histoire et de nombreuses réalisations en matière de production d’électricité. Bien que confrontée à des défis, la technologie REP continue d’évoluer et de s’adapter pour répondre aux besoins futurs en matière d’énergie, de sûreté et de durabilité.