Physique, fonctionnement et sûreté des REP , livre ebook

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Les Réacteurs à Eau sous Pression (REP) ont pour fonction de convertir l’énergie libérée par les réactions de fissions nucléaires en énergie thermique véhiculée sous forme de vapeur, puis en énergie électrique. Ce procédé doit être particulièrement surveillé pour démontrer la capacité, en fonctionnement, à maîtriser la réaction en chaîne et, en toute circonstance, à assurer l’évacuation de la puissance thermique produite au sein du coeur du réacteur, ainsi que le confinement des matières radioactives.

Cet ouvrage aborde la gestion des situations accidentelles de la filière REP, et est composé de deux parties :
• l’une présentant les grandes familles d’accidents prises en compte dans la démonstration de sûreté (sûreté réglée), à savoir les accidents de réactivité par retrait d’absorbants ou surmodération des neutrons, les accidents mettant en cause un défaut d’extraction de la puissance du coeur, de son transport vers la source froide ou de disponibilité de cette source froide, enfin les accidents conduisant à un défaut du confinement ;
• l’autre présentant l’accident de référence de cette filière, l’accident de Three Mile Island, et ses enseignements pour développer la résilience du système (sûreté gérée), en particulier le développement d’une conduite post-accidentelle par Approche Par État et la gestion des accidents graves post-fusion du coeur.

De façon à améliorer la compréhension des divers transitoires présentés, des exercices et des problèmes sont proposés en fin de chapitres. En complément, le lecteur trouvera en annexe, une description des accidents de Tchernobyl et Fukushima (respectivement filières RBMK et REB), leurs principaux enseignements ainsi que les améliorations de sûreté induites sur le plan organisationnel et matériel. Sur ce dernier point, les principaux choix de conception du réacteur de troisième génération EPR sont présentés.

La spécificité de l’ouvrage est d’appréhender la dimension systémique du réacteur, en insistant sur les interactions entre sous-parties de la chaudière, les couplages physiques, les boucles de rétroaction... Une telle approche est indispensable aux ingénieurs du génie nucléaire pour analyser et anticiper le comportement du système réacteur en fonctionnement accidentel et ainsi pouvoir proposer des dispositions de conception ou d’exploitation afin d’en améliorer la sûreté.


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Publié par

Date de parution

01 juin 2013

Nombre de lectures

15

EAN13

9782759810628

Langue

Français

Poids de l'ouvrage

38 Mo

Collection Collection
Génie Atomique Génie Atomique
Bruno Tarride
Physique, fonctionnement
et sûreté des REP
Maîtrise des situations accidentelles
du système réacteur Bruno Tarride
Les Réacteurs à Eau sous Pression (REP) ont pour fonction de convertir
Bruno TARRIDE est directeur
l’énergie libérée par les réactions de f ssions nucléaires en énergie thermique
des études du Génie Atomique,
véhiculée sous forme de vapeur, puis en énergie électrique. Ce procédé doit
expert sénior CEA en « physique,
être particulièrement surveillé pour démontrer la capacité, en
fonctionnefonctionnement et sûreté
ment, à maîtriser la réaction en chaîne et, en toute circonstance, à assurer
des systèmes REP », professeur
l’évacuation de la puissance thermique produite au sein du cœur du réacteur,
INSTN et professeur des universités
ainsi que le conf nement des matières radioactives.
associé à Grenoble-INP.
Cet ouvrage aborde la gestion des situations accidentelles de la f lière REP, et
est composé de deux parties :
•  l’une présentant les grandes familles d’accidents prises en compte dans la
démonstration de sûreté (sûreté réglée), à savoir les accidents de réactivité
par retrait d’absorbants ou surmodération des neutrons, les accidents
mettant en cause un défaut d’extraction de la puissance du cœur, de son
transport vers la source froide ou de disponibilité de cette source froide, enf n les
accidents conduisant à un défaut du conf nement ;
• l’autre présentant l’accident de référence de cette f lière, l’accident de T ree Mile
Island, et ses enseignements pour développer la résilience du système (sûreté
gérée), en particulier le développement d’une conduite post-accidentelle par
Approche Par État et la gestion des accidents graves post-fusion du cœur.
De façon à améliorer la compréhension des divers transitoires présentés, des
exercices et des problèmes sont proposés en f n de chapitres. En complément,
le lecteur trouvera en annexe, une description des accidents de Tchernobyl et
Physique, fonctionnement
Fukushima (respectivement f lières RBMK et REB), leurs principaux
enseignements ainsi que les améliorations de sûreté induites sur le plan
organisationnel et matériel. Sur ce dernier point, les principaux choix de conception
du réacteur de troisième génération EPR sont présentés.
et sûreté des REP
La spécif cité de l’ouvrage est d’appréhender la dimension systémique du
réacteur, en insistant sur les interactions entre sous-parties de la chaudière,
Ce livre fait partie de la collection
Maîtrise des situations accidentelles
les couplages physiques, les boucles de rétroaction... Une telle approche est
d’ouvrages supports au Cours de
indispensable aux ingénieurs du génie nucléaire pour analyser et anticiper
Génie Atomique enseigné à L’Institut
le comportement du système réacteur en fonctionnement accidentel et ainsi
du système réacteur
National des Sciences et Techniques
pouvoir proposer des dispositions de conception ou d’exploitation af n d’en
Nucléaires (INSTN).
améliorer la sûreté.
www.edpsciences.org
55 €
ISBN : 978-2-7598-0738-3
9 782759 807383 INSTITUT NATIONAL DES SCIENCES
ET TECHNIQUES NUCLÉAIRES
99782759807383-COUV.indd 1782759807383-COUV.indd 1 03/06/13 12:0703/06/13 12:07
Physique, fonctionnement et sûreté des REP
Bruno Tarride

Maîtrise des situations accidentelles du système réacteurGENIE ATOMIQUE
Physique, fonctionnement
et su ˆrete ´ des REP
Maı ˆtrise des situations accidentelles
du syste `me re ´acteur
Re´acteur de re´fe´rence : 1300 MWe
Bruno Tarride
17, avenue du Hoggar
Parc d’activite´s de Courtaboeuf, BP 112
91944 Les Ulis Cedex A, FranceIllustration de couverture : calcul des concentrations en hydroge `ne et e´tude de l’efficacite´ des
recombineurs, dans une enceinte REP 900 MWe, suite a` une hypothe ´tique fusion du cœur,EDF/SEPTEN.
Imprime ´ en France
ISBN : 978-2-7598-0738-3
Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous proce ´de ´s, re ´serve ´s pour tous
pays. La loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux termes des aline ´as 2 et 3 de l’article 41, d’une part,
que les « copies ou reproductions strictement re ´serve ´es a` l’usage prive ´ du copiste et non destine ´es a`
une utilisation collective », et d’autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but
d’exemple et d’illustration, « toute repre ´sentation inte ´grale, ou partielle, faite sans le consentement
erde l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause est illicite » (aline ´a1 de l’article 40). Cette
repre ´sentation ou reproduction, par quelque proce ´de ´ que ce soit, constituerait donc une
contrefac ¸on sanctionne ´e par les articles 425 et suivants du code pe ´nal.
EDP Sciences 2013`A Isabelle, pour son soutien.
`A Marianne et Sole`ne, pour leur patience.7KLVSDJHLQWHQWLRQDOO\OHIWEODQN
“fontionnement_REP” — 2008/7/23 — 8:05 — page v — #5

Introduction à la collection
«Génie Atomique»
Au sein du Commissariat à l’énergie atomique (CEA), l’Institut national des sciences et
techniques nucléaires (INSTN) est un établissement d’enseignement supérieur sous la
tutelle du ministère de l’Éducation nationale et du ministère de l’Industrie. La mission de
l’INSTNestdecontribueràladiffusion dessavoir-faireduCEAautraversd’enseignements
spécialisés etde formations continues, tantà l’échelonnational,qu’aux planseuropéenet
international.
Cette mission reste centrée sur le nucléaire, avec notamment l’organisation d’une
formation d’ingénieur en «Génie Atomique ». Fort de l’intérêt que porte le CEA au
développement de ses collaborations avec les universités et les écoles d’ingénieurs, l’INSTN
a développé des liens avec des établissements d’enseignement supérieur aboutissant à
l’organisation, en co-habilitation, de plus d’une vingtaine de Masters. À ces formations
s’ajoutent lesenseignementsdes disciplinesde santé
:lesspécialisationsenmédecinenucléaire et en radiopharmacie ainsi qu’une formation destinée aux physiciens d’hôpitaux.
La formation continue constitue un autre volet important des activités de l’INSTN,
lequel s’appuie aussi sur les compétences développées au sein du CEA et chez ses
partenaires industriels.
Dispensédès1954auCEASaclayoùontétébâtieslespremièrespilesexpérimentales,
la formation en «Génie Atomique» (GA) l’est également depuis 1976 à Cadarache où a
étédéveloppéelafilièredesréacteursàneutronsrapides.Depuis1958 leGAestenseigné
à l’École des applications militaires de l’énergie atomique (EAMEA) sous la responsabilité
de l’INSTN.
Depuis sa création, l’INSTN a diplômé plus de 4800 ingénieurs que l’on retrouve
aujourd’hui danslesgrandsgroupesou organismesdu secteurnucléairefrançais:CEA,EDF,
AREVA, Marine nationale. De très nombreux étudiants étrangers provenant de différents
pays ont également suivi cette formation.
Cette spécialisation s’adresse à deux catégories d’étudiants : civils et militaires. Les
étudiants civils occuperont des postes d’ingénieurs d’études ou d’exploitation dans les
réacteursnucléaires,électrogènesouderecherches,ainsiquedanslesinstallationsducycle
du
combustible.Ilspourrontévoluerversdespostesd’expertsdansl’analysedurisquenucléaireetdel’évaluationdesonimpactenvironnemental.Laformationdecertainsofficiers
des sous-marins et porte-avions nucléairesfrançais est dispensée par l’EAMEA.
Le corps enseignant est formé par des chercheurs du CEA, des experts de l’Institut de
radioprotectionetdesûreténucléaire(IRSN),desingénieursdel’industrie(EDF,AREVA...)
Les principales matières sont : la physique nucléaire et la neutronique, la
thermohydrau

“fontionnement_REP” — 2008/7/23 — 8:05 — page vi — #6

vi Physique, fonctionnement et sureˆ te´des REP : situations accidentelles
lique, les matériaux nucléaires, la mécanique, la protection radiologique,
l’instrumentation nucléaire, le fonctionnement et la sûreté des réacteurs à eau sous pression (REP), les
filières et le cycle du combustible nucléaire. Ces enseignements dispensés sur une durée
de six mois sont suivis d’un projet de fin d’étude, véritable prolongement de la formation
réalisé à partir d’un cas industriel concret, se déroulent dans les centres de recherchesdu
CEA, des groupes industriels (EDF, AREVA) ou à l’étranger (États-Unis, Canada,
RoyaumeUni...) Laspécificitédecetteformationreposesur
lalargeplaceconsacréeauxenseignements pratiques réalisés sur les installations du CEA (réacteur ISIS, simulateurs de REP :
SIREP et SOFIA, laboratoires de radiochimie,etc.)
Aujourd’hui, en pleine maturité de l’industrie nucléaire, le diplôme d’ingénieur en
« Génie Atomique » reste sans équivalent dans le système éducatif français et affirme
sa vocation : former des ingénieurs qui auront une vision globale et approfondie des
sciences et techniques mises en œuvre dans chaque phase de la vie des installations
nucléaires, depuis leur conception et leur construction jusqu’à leur exploitation puis leur
démantèlement.
L’INSTN s’est engagé à publier l’ensemble des supports de cours dans une collection
d’ouvrages destinés à devenir des outils de travail pour les étudiants en formation et à
faire connaître le contenu de cet enseignement dans les établissements d’enseignement
supérieur, français et européens. Édités par EDP Sciences, acteur particulièrement actif
et compétent dans la diffusion du savoir scientifique, ces ouvrages sont également
destinés à dépasser le cadre de l’enseignement pour constituer des outils indispensables aux
ingénieurs et techniciensdu secteurindustriel.
Joseph Safieh
Responsable général
du cours de Génie Atomique

Table des matie `res
Avant-propos et remerciements........................................................... xv
L’auteur ................................................................................................ xvii
Introduction : une approche syste `me simplifie ´e pour aborder la
maı ˆtrise des situations accidentelles ............................ 1
Chapitre 1. Physique et su ˆrete ´ : introduction aux familles
d’accidents
1.1. Risque su

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Énergie, électricité et nucléaire
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Énergie, électricité et nucléaire

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Physique, fonctionnement et sûreté des REP
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Physique, fonctionnement et sûreté des REP

Bruno Tarride

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Bruno Tarride

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Paul Reuss

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La chaudière des réacteurs à eau sous pression
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La chaudière des réacteurs à eau sous pression

Jacques Joseph, Jean-François Petetrot, Jean-Pierre Py, Pierre Coppolani, Nathalie Hassenboelher, Jean-Sébastien Zampa

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La chaudière des réacteurs à eau sous pression

Jacques Joseph, Jean-François Petetrot, Jean-Pierre Py, Pierre Coppolani, Nathalie Hassenboelher, Jean-Sébastien Zampa

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