Les réacteurs à eau à pression supercritique

CEA, Direction de l'Energie Nucléaire

Résumé

L'eau est utilisée comme caloporteur et modérateur dans la grande majorité des centrales nucléaires actuellement en fonctionnement. Dans les Réacteurs à Eau Pressurisée (REP) et les Réacteurs à Eau Bouillante (REB), l'eau est maintenue en-dessous du point critique de l'eau (221 bar, 374 °C) ce qui limite l'efficacité du cycle thermodynamique de conversion d'énergie (rendement net d'environ 33%).

En dépassant le point critique, on emploie alors le terme "d'eau supercritique", les pressions et les températures atteintes permettent d'envisager des gains en rendement significatifs. De plus, l'eau supercritique présente des propriétés intéressantes. En particulier, il n'y a plus de coexistence possible entre la vapeur et le liquide, on ne rencontre donc plus de crise d'ébullition, l'un des phénomènes limitant la puissance spécifique des REP et des REB. Les réacteurs à eau supercritique ont fait l'objet d'études plus ou moins détaillées dès les années 50, puis ils sont tombés en désuétude. Depuis le début des années 1990, ce type de concept bénéficie d'un regain d'intérêt. Ainsi, dans le cadre du forum international "Génération IV", les réacteurs à eau supercritique ont été retenus comme une des grandes options à étudier pour un réacteur de 4^ème génération.

Au CEA, une veille active a été engagée dès 1999, avec, en particulier, la participation à un programme européen : le HPLWR ("High Performance Light Water Reactor"). Dans ce contexte, les études de R&D se sont focalisées dans les domaines de la neutronique, de la thermohydraulique et des matériaux. Le CEA entend poursuivre un effort limité de R&D sur cette filière, dans le cadre de coopérations internationales, en privilégiant l'étude des versions à spectre rapide.