Comment augmenter la puissance d’un réacteur nucléaire ?
Au-delà de la construction de nouveaux réacteurs nucléaires, il est possible d’envisager l’augmentation de puissance d’un réacteur déjà en exploitation. Il existe deux possibilités pour cela : la mise à jour du matériel des parties non nucléaires et/ou des interventions sur la chaudière.
Le parc nucléaire français est actuellement composé de 56 réacteurs nucléaires, parmi lesquels on retrouve trois paliers de puissance : 32 réacteurs de 900 MW, 20 de 1300 MW et 4 de 1450 MW. La France a pour ambition d’exploiter ses centrales à long terme jusqu’à 60 ans, voire au-delà. En parallèle, un travail est envisagé pour augmenter la puissance des tranches, soit en modernisant la turbine, soit en accroissant la puissance du cœur nucléaire.
Accroître la puissance de la turbine
La première possibilité consiste à mettre à jour les éléments mécaniques de la partie non nucléaire d’un réacteur (salle des machines sur l’image ci-dessous). Ces optimisations s’axent principalement autour de l’arbre du groupe turboalternateur, pour une meilleure captation et utilisation de l’énergie thermique libérée par le réacteur sous forme de vapeur à haute pression et haute température.
Entre 1999 et 2016, de tels travaux d’optimisation ont été menés sur 9 des 18 réacteurs du palier CP1 900 MW et ont permis de récupérer une puissance d’environ 45 MWe par réacteur. EDF estime aujourd’hui que poursuivre ces opérations sur les réacteurs de 900 MW restants permettrait de récupérer encore 450 MW électriques (MWe), soit environ l’équivalent d’un demi-réacteur. En revanche, de telles opérations n’ont pas été réalisées sur les réacteurs de 1 300 et 1450 MW.
Ces opérations, qui ne concernent pas la partie nucléaire de l’installation, peuvent être menées sans autorisation de l’Autorité de sûreté nucléaire (ASN).
Interventions sur la chaudière
La seconde possibilité consiste à intervenir sur la puissance thermique de la chaudière. Son accroissement va permettre de délivrer une eau plus chaude, afin de pouvoir transmettre plus d’énergie de vapeur aux turbines. Avec un rendement d’environ 30 %, élever la puissance théorique de 300 MWth (thermiques) permet de gagner environ 90 MWe (électriques). L’opportunité de ce type d’augmentation de puissance est actuellement en cours d’analyse sur les tranches 1300 MWe.
L’augmentation de la puissance thermique délivrée par le combustible va pouvoir se faire en modifiant légèrement les paramètres liés à l’activité du cœur pour multiplier le nombre de neutrons émis. Elle avait été testée temporairement sur deux tranches 900 MWe à la fin des années 80, ce qui avait fourni une puissance supplémentaire de 45 MWe.
L’augmentation de puissance des tranches de 1300 MWe nécessitera par ailleurs la mise en place d’une nouvelle gestion du combustible. Une agrandissement de la taille de la recharge en combustible (habituellement de 1/3) permettra de conserver le cas échéant la longueur de campagne de 18 mois, malgré la consommation plus rapide du combustible. Une adaptation de la partie secondaire (non nucléaire) de l’installation devra également être envisagée.
Ces évolutions qui touchent au cœur nucléaire nécessitent un dialogue technique approfondi avec l’Autorité de sûreté nucléaire, avant d’être autorisées, l’enjeu étant de conserver des marges de sûreté significatives. ■
