Les cycles thermodynamiques des centrales nucléaires
Au moment où l'on évoque un renouveau de l'énergie nucléaire, il est intéressant de retracer les choix technologiques du passé et de présenter les grandes options qui s'offrent à nous pour le futur.Cette évolution technologique est abordée ici à travers l'étude des cycles thermodynamiques des centrales nucléaires. La diversité des [...]
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Auteur : Coordinateurs: Thibaud NORMAND , Jessica ANDRREANI , Vincent TEJEDOR
Editeur : Presses Des Mines
Collection : Technologies
Date parution : 09/2010sous 4 à 8 jours
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Quel est le sujet du livre "Les cycles thermodynamiques des centrales nucléaires"
Au moment où l'on évoque un renouveau de l'énergie nucléaire, il est intéressant de retracer les choix technologiques du passé et de présenter les grandes options qui s'offrent à nous pour le futur.
Cette évolution technologique est abordée ici à travers l'étude des cycles thermodynamiques des centrales nucléaires. La diversité des cycles de conversion de puissance et leur impact sur le rendement énergétique global expliquent l'intérêt de cette approche.
Reposant sur des simulations numériques et des synthèses techniques, cet ouvrage cherche à donner un éclairage sur les différents concepts de cycles thermodynamiques et l'état des recherches actuelles sur les centrales de la prochaine génération. En raison de l'angle choisi et du large périmètre étudié, ce livre s'adresse aux étudiants intéressés par un approfondissement en thermodynamique appliquée comme aux ingénieurs du secteur nucléaire, ainsi qu'à tous les esprits curieux attirés par un aspect moins connu des sciences nucléaires.
Ce livre repose sur un travail réalisé par deux promotions successives d'ingénieurs des Mines.
Jessica Andreani est ancienne élève de l'École Polytechnique, ingénieur des Mines et titulaire d'un master de chimie. Elle poursuit ses études par un doctorat en bio-informatique au CEA. Thibaud Normand est ancien élève de l'École Polytechnique et ingénieur des Mines. Il est actuellement adjoint du chef du service Prévention des Risques à la DREAL de Provence-Alpes-Côte d'Azur.
Vincent Tejedor est ancien élève de l'École Normale Supérieure, ingénieur des Mines et titulaire d'un master de physique. Il poursuit ses études de physique par un doctorat en cotutelle entre l'Université Paris VI et l'Université Technique de Munich (TUM).
Ce livre repose sur un travail réalisé par deux promotions successives d'ingénieurs des Mines. Jessica Andreani est ancienne élève de l'Ecole Polytechnique, ingénieur des Mines et titulaire d'un master de chimie. Elle poursuit ses études par un doctorat en bio-informatique au CEA. Thibaud Normand est ancien élève de l'Ecole Polytechnique et ingénieur des Mines. Il est actuellement adjoint du chef du service Prévention des Risques à la DREAL de Provence-Alpes-Côte d'Azur. Vincent Tejedor est ancien élève de l'Ecole Normale Supérieure, ingénieur des Mines et titulaire d'un master de physique. Il poursuit ses études de physique par un doctorat en cotutelle entre l'Université Paris VI et l'Université Technique de Munich (TUM).
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Table des matièresPréface 5
Avant-propos 7
Introduction 9
1 Contexte nucléaire français 11
1.1
Les origines du secteur électro-nucléaire 11
1.1.1
Les pionniers . .. . 11
1.1.2
Premières applications militaires 12
1.1.3
Naissance du secteur électro-nucléaire 12
1.2
La constitution du paysage nucléaire français 13
1.2.1
Filières et générations de réacteurs .. 13
1.2.2
Le cycle combustible . 16
1.2.3
Les oppositions au programme nucléaire civil 18
1.3
Le secteur nucléaire dans les années 2000 19
1.3.1
Le parc français: un patrimoine précieux .. 19
1.3.2
Une volonté politique renouvelée en France . 21
1.3.3
Les acteurs de l'industrie nucléaire française. 21
1.3.4
Une relance mondiale du nucléaire . 25
2 Réacteurs à eau pressurisée de deuxième et troisième générations 27
2.1
Introduction sur les cycles à vapeur. . . . . . . . . . . 27
2.2
Premier exemple: circuit secondaire des centrales CPO 30
2.2.1
Présentation du cycle thermodynamique 30
2.2.2
Modélisation simplifiée. . . . 30
2.2.3
Modélisation complète. . . . 34
2.2.4
Modélisation quasi-complète. 37
2.3
Circuit secondaire des centrales P4 . 41
2.3.1
Eléments de contexte technique 41
2.3.2
Étude de l'influence de la veine de surchauffe 43
2.3.3
Étude de l'influence des soutirages 49
2.3.4
Après P4 : les centrales de type N4 57
2.4
L'EPR, un REP optimisé . . . . . 60
2.4.1
Présentation de l'EPR 60
2.4.2
Étude thermodynamique du cycle secondaire 63
2.5
Conclusionsurl'étudedesREP . . . . . . . . . . 64
164 -LES CYCLES THERMODYNAMIQUES DES CENTRALES NUCLÉAIRES
3 Filières pressenties pour la quatrième génération 69
3.1
Superphénix: un prototype de réacteur rapide au sodium 70
3.1.1
Description du surgénérateur Superphénix . 70
3.1.2
Modélisation du circuit tertiaire de SPX 74
3.1.3
L'après-Superphénix. 79
3.2
Cycles à vapeur supercritique . 80
3.2.1
Présentation du cycle . 80
3.2.2
Cycle avancé et leviers d'amélioration du rendement 84
3.2.3
Défis technologiques . . . . . . . . 92
3.3
Cycles directs à gaz à haute température. 94
3.3.1
Projets en cours de développement 94
3.3.2
Etude thermodynamique. 95
3.3.3
LeGFR........... 97
3.4
Cycles à gaz indirects: le VHTR . 99
3.4.1
Fonctionnement du VHTR 99
3.4.2
Optimisation de la production d'électricité. 101
3.4.3
Applications industrielles . 107
3.4.4
Développements technologiques nécessaires 110
3.5
Cycles au C02 supercritique . 114
3.5.1
Intérêts du cycle . 114
3.5.2
Étude thermodynamique. 116
3.5.3
Faisabilité technique 123
3.6
Renouvellement du parc ..... 126
4 Quel avenir pour l'énergie nucléaire? 131
4.1
Le défi économique de l'énergie nucléaire. 131
4.1.1
Scénarios et incertitudes pour 2050 132
4.1.2
Estimer le coût de l'énergie nucléaire. 133
4.1.3
Le nucléaire face aux autres sources d'énergie 136
4.2
Les enjeux de sûreté . 140
4.2.1
La sûreté nucléaire . 140
4.2.2
Le problème du stockage . 141
4.2.3
Prévention des actes malveillants 142
Conclusion 143
Remerciements 145
Annexes 147
A
Lecycle deCarnot ................ 147
B Pertes entropiques au contact d'un thermostat 148
C Bilans exergétiques . . . 149
D Composants Thermoptim© 150
Acronymes 153
Bibliographie 155
Liste des figures 161
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