7/9 – Gen-III : les différentes technos au banc d’essai

La prise en compte des accidents nucléaires majeurs (Three Mile Island, Tchernobyl) puis des attentats du 11 septembre 2001, et enfin plus récemment de l’accident de  Fukushima en 2011, a débouché sur la conception d’une nouvelle génération de réacteurs nucléaires. Ils doivent être plus sûrs et permettre une meilleure acceptabilité  sociétale tout en garantissant une amélioration des performances économiques. Sur la base de ces principes, plusieurs modèles de réacteurs de cette nouvelle génération dite génération 3 (Gen-III) ont été développés. Parmi eux, cinq gammes sont déjà en exploitation. Passage en revue.

L’EPR, un réacteur Gen-III évolutionnaire

Développé par Framatome et EDF, l’EPR présente une conception dite « évolutionnaire ». Il s’appuie sur l’expertise unique de Framatome et Siemens, accumulant à eux deux  une centaine de tranches construites sur les générations précédentes de réacteur et plusieurs milliers d’années-réacteurs de retours d’expérience. Le coeur du réacteur, composé de 241 assemblages de combustible, délivre une puissance thermique pouvant culminer à 4 590 MW transmise à la turbine (1 650 MWe environ) via quatre boucles  primaires. Les principaux systèmes de sauvegarde de l’EPR et leurs systèmes supports sont organisés selon une architecture avec redondance à quatre trains indépendants (dit 4×100 %,  ce qui signifie qu’un seul train suffit pour assurer la fonction de sûreté). Par ailleurs, une « coque avion » protège les bâtiments réacteur et combustible ainsi que les systèmes  vitaux du réacteur, des agressions externes les plus extrêmes. La mise en place de systèmes dédiés à la gestion des accidents graves, notamment d’un récupérateur de corium externe, permet d’éliminer le risque de contamination importante de l’environnement. Il n’y a pas de nécessité d’évacuation d’urgence au-delà du voisinage immédiat de la  centrale, même dans le cas extrême de fusion du coeur.

L’AP 1000, premier réacteur à sûreté passive

Pour répondre aux objectifs du programme « Advanced Light Water Reactor (ALWR) » initié par l’Electric Power Research Institute (EPRI) après l’accident de Three Mile Island, Westinghouse propose un réacteur avec des systèmes de sûreté entièrement passifs. Basée sur une architecture à deux boucles de type Combustion-Engineering (deux  tranches chaudes et quatre branches froides), la puissance de l’AP 1000 résulte d’un compromis entre optimisation économique et faisabilité de la mise en place de systèmes  passifs. La sûreté de l’AP 1000 s’articule autour de deux systèmes principaux. Le système passif d’évacuation de la puissance résiduelle et le système passif de  refroidissement de l’enceinte de confinement, qui permet d’évacuer la puissance relâchée dans l’enceinte de confinement en situation accidentelle ou d’accident grave. En cas  d’accident de fusion du coeur, un système passif de refroidissement externe de la cuve vise à maintenir l’intégrité de la cuve (cette stratégie de rétention du corium en cuve est  néanmoins difficile à justifier à ce niveau de puissance). Enfin, l’enceinte de confinement, qui contient le coeur et tous les systèmes de sûreté, est entourée d’un bâtiment de protection contre  les agressions externes.

Les VVER, le Gen-III à « back-up passif »

Les VVER de troisième génération s’appuient sur le retour d’expérience acquis par Rosatom sur les VVER de deuxième génération. En particulier sur les VVER-V320, dont  vingt-cinq unités sont actuellement en exploitation. Basés sur une architecture à quatre boucles avec des générateurs de vapeur, ces VVER présentent une puissance comprise entre 1 000 et 1 300 MWe. Les systèmes de sûreté sont avant tout basés sur des systèmes actifs redondants (quatre trains indépendants pour les VVER-1 000 et 1 200, deux  trains indépendants pour le VVER-TOI). Cependant, des systèmes passifs d’évacuation de la puissance résiduelle par les générateurs de vapeur sont également disponibles en back-up des systèmes actifs. Sur le VVER-TOI, les systèmes actifs sont simplifiés et le rôle des systèmes passifs est étendu. Enfin, un récupérateur de corium externe et des  recombineurs passifs à hydrogène permettent d’atténuer les conséquences d’un accident de fusion du coeur. Une enceinte externe épaisse protège le bâtiment réacteur des  agressions externes.