Comment fonctionne une tour aéroréfrigérante ?

Sur certaine centrale nucléaire, la tour aéroréfrigérante refroidit l’eau chaude, provenant du circuit tertiaire, en utilisant l’air ambiant. Ce processus de dissipation de la chaleur est crucial pour garantir le bon fonctionnement des installations nucléaires en bord de rivière.

On peut parfois apercevoir, à côté de certaines centrales nucléaires, d’immenses tours grises qui dépassent les 100 mètres de hauts, où semblent jaillir des nuages inlassablement : ce sont des tours aéroréfrigérantes (TAR) ou tours de refroidissement. L’installation a une allure semblable à un grand sablier en béton et laisse échapper des micro gouttelettes d’eau, sous la forme d’un grand panache blanc. Cette architecture, dite hyperboloïde, a été choisie pour assurer la rigidité de la structure et permet en outre de lui fournir une meilleure résistance mécanique pour faire face à la pression des vents.

Une tour aéroréfrigérante est donc un échangeur de chaleur entre l’eau (à refroidir) condensée par la turbine et l’air ambiant.

1. En premier lieu, l’eau chaude provenant du circuit tertiaire (qui n’est pas en contact avec le cœur nucléaire) est envoyée par un système de distribution à l’intérieur de la tour, à mi-hauteur.

2. Elle s’écoule ensuite par gravité sous forme de gouttes grâce à des buses sur le corps d’échange en forme de nid d’abeille, aussi appelée surface de ruissellement ou « packing ». Cela permet un contact maximal entre l’air et l’eau.

3. L’air entre à la base de la tour et remonte tout du long. Cette configuration est appelée « à tirage naturel ». L’évaporation d’une partie de l’eau, grâce à sa diffusion sous forme de gouttelettes et au courant d’air montant, refroidit la partie de l’eau qui n’est pas évaporée.

Un ventilation mécanique peut être ajoutée en complément pour fournir un courant d’air plus puissant. Dans cette configuration, dite « hybride », la tour est plus petite et ne rejette quasiment aucun panache.

4. Une partie (gazeuse) s’échappe par évaporation vers l’atmosphère et l’autre (liquide) est réceptionnée dans un bassin situé en partie basse de la tour.

5. Cette eau refroidie est ensuite renvoyée dans le circuit tertiaire du réacteur.

Schéma des configurations d’une tour de refroidissement (modifié), Source : energienucleaire.ch

Pour compenser les pertes de l’eau liées à l’évaporation et pour conserver un niveau constant dans le bassin de récupération, de l’eau froide est prélevée ponctuellement dans le cours d’eau voisin de la centrale.

Les conditions atmosphériques (température et humidité) peuvent affecter le fonctionnement de la tour. Lorsque la température de l’air en extérieur est élevée, notamment, la tour aéroréfrigérante peut être plus performante. Il est aussi nécessaire d’entretenir et de nettoyer régulièrement les composants pour que le système fonctionne parfaitement. L’entretien des composants permet également de prévenir la prolifération de bactéries, du type légionelles, pouvant affecter la santé respiratoire humaine.

Courant 2024, une nouvelle technologie devrait être testée sur une tour aéroréfrigérante à la centrale de Bugey (Ain). Infinite cooling permettrait d’accroitre la performance des tours aéroréfrigérante et limiter les besoins de consommation d’eau.■