La centrale nucléaire de Gravelines : les spécificités

Publié par Pascale Bauge, le 28 octobre 2018   53

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Les 6 unités de 900 MW de la centrale nucléaire de Gravelines fonctionnent toutes selon la technique du Réacteur à Eau sous Pression (REP) dont les principes ont été présentés en première partie (suivre ce lien). Mais quelles sont les spécificités ?

La centrale nucléaire de Gravelines et la mer du Nord (Crédit Photo Jean-Louis Burnod)

Le bâtiment réacteur et le circuit primaire.

L’enceinte de confinement est simple avec un mur en béton d’un mètre d’épaisseur, recouvert intérieurement par une peau d’étanchéité en acier.
Son diamètre intérieur : 37 m
La hauteur intérieure : 55,9 m

La cuve du réacteur est en acier (avec une faible teneur en carbone) faiblement allié (un peu de Cr, Ni, Mn, Mo liste non exhaustive) permettant d’atteindre les caractéristiques requises que sont une haute limite d’élasticité et une grande résistance à la rupture. La cuve est de plus recouverte intérieurement sur toute sa surface, d’un revêtement en acier assurant la protection contre la corrosion.
Son diamètre intérieur : 4 m
La hauteur intérieure : 13,2 m

Le cœur du réacteur est constitué de 157 assemblages de combustibles, avec 264 crayons par assemblage.

L'unité comporte 3 générateurs de vapeur : ils font 20 m de hauteur et contiennent 3300 tubes ce qui représente une surface d’échange de 4750 m2. L’eau du circuit primaire (à 155 bar) entre dans la cuve à 286 °C et ressort à 323 °C et circule dans 3 boucles liées aux 3 générateurs de vapeur.

REP avec 3 générateurs de vapeur
REP avec 3 générateurs de vapeur (configuration de la centrale de Gravelines)

Le circuit secondaire et la salle des machines
A pleine puissance, chaque générateur de vapeur produit 1800 t/h  de vapeur (soit une production de 5400 t/h), à une pression de 58 bar et une température de 273°C ce qui correspond aux conditions de saturation. La vapeur saturée entre donc dans la turbine haute pression et s’y détend (avec chute de la pression et de la température liée au transfert d’énergie) ce qui génère rapidement des gouttelettes d’eau. La part d’humidité augmente au fur et à mesure de la détente.

En sortie de ce premier corps de turbine, il est nécessaire de séparer l’humidité et remonter la température de la vapeur, c’est la raison d’être du sécheur-surchauffeur : un échangeur qui permet à la vapeur d’avoir une température supérieure à la température de saturation et limitera l’apparition de gouttelettes en trop grande quantité, préjudiciable pour la tenue des matériaux dans le corps Moyenne et Basse Pression (MP-BP) de la turbine.

Une deuxième étape de détente se produit dans la turbine MP-BP et la vapeur en sort avec une humidité quand même assez élevée (de l’ordre de 15 %) à une température voisine de 30 °C (sous 40 mbar).

CNPE de Gravelines, salle des machines des turbines 5 et 6 (Alternateur – Turbine MP-BP et Turbine HP ) – Crédit Bruno Conty

Sous la partie basse-pression de la turbine, se trouve le condenseur, l’échangeur en lien avec la source froide.
Au contact de la paroi froide des tubes parcourus par l’eau de circulation, la vapeur se condense complètement et l’eau condensée s’accumule en partie basse du condenseur (dans le « puits ») où elle sera reprise par des pompes pour un nouveau cycle vers les générateurs de vapeur.

Toute cette organisation est visible sur l’une des maquettes, disponible au Centre d’Information du Public de la centrale (CIP).

Le circuit d’eau de circulation

C’est l’eau puisée dans la mer qui circule à l'intérieur des tubes du condenseur. Il s'agit d'un refroidissement ouvert avec un débit de 40 m3/s prélevé (puis rejeté ensuite). En circuit fermé, avec un aéroréfrigérant (pour en savoir plus, retrouvez quelques détails ICI), le débit prélevé serait de 2m3/s environ (cette valeur est variable car elle dépend de la qualité d’eau et des purges nécessaires).

L’eau de mer est filtrée mais reste très corrosive à cause de la forte teneur en chlorures : cela impose un condenseur en titane (et non des tubes en alliage cuivreux tel que le laiton*, possédant de bonnes qualités thermiques mais très sensibles à la corrosion).
* c’est ce qu’on peut trouver sur des unités dont l’eau de refroidissement est de l’eau douce de rivière.

Bref l’eau de refroidissement se réchauffe, au contact de la vapeur qui se condense, d’une dizaine de degrés. Mais à la centrale de Gravelines, la chaleur est « valorisée » avant que l’eau puisse retourner en mer. Cette eau chaude est par exemple utilisée pour les besoins du terminal méthanier de Dunkerque et pour les bassins de la ferme piscicole de la ville de Gravelines.