Comment fonctionnent les réacteurs nucléaires à eau lourde CANDU du Canada
Le réacteur nucléaire CANDU a reçu son nom parce que ce réacteur à eau lourde a été conçu au Canada - il s'agit de CANada Deuterium Uranium. Le deutérium est l'élément principal dans l'eau lourde, et l'uranium est le combustible utilisé dans cette classe de réacteur.
Réacteurs nucléaires à eau lourde CANDU dans le monde
Tous les 20 réacteurs nucléaires du Canada sont de conception CANDU. Les autres pays ayant des réacteurs CANDU comprennent l'Argentine, la Chine, l'Inde, la Corée du Sud, le Pakistan et la Roumanie.
L'Inde compte également 16 «dérivés CANDU» ou réacteurs génériques à eau lourde modérés. Les 48 réacteurs CANDU et les dérivés CANDU représentent près de 11% des réacteurs dans le monde.
On estime que les centrales utilisant la conception CANDU génèrent plus de 23 000 mégawatts, soit environ 21% de l'électricité produite par l'énergie nucléaire. Un mégawatt est généralement suffisant pour alimenter 750 maisons de taille moyenne.
Comment les réacteurs CANDU diffèrent des réacteurs à eau légère
Les réacteurs nucléaires à eau lourde et les réacteurs nucléaires à eau légère diffèrent par la façon dont ils créent et gèrent la physique complexe de la fission nucléaire ou de la division atomique qui produit l'énergie et la chaleur pour générer de la vapeur pour entraîner les générateurs. Les réacteurs nucléaires utilisés aux États-Unis sont tous des modèles d'eau légère. Plusieurs différences majeures distinguent les réacteurs à eau légère de la conception modérée à l'eau lourde CANDU, qui comprend les caractéristiques de conception suivantes.
Noyau: Le cœur d'un réacteur CANDU est conservé dans un réservoir cylindrique horizontal appelé calandre. Les canaux de carburant vont d'une extrémité de la calandre à l'autre. Chaque canal dans la calandre a deux tubes concentriques. Le tube externe est le tube de calandre et le tube interne est le tube de pression. Le tube interne contient le carburant et le liquide de refroidissement à eau lourde sous pression.
Cette conception permet le ravitaillement en cours de fonctionnement.
En revanche, le cœur d'un réacteur à eau légère est vertical et contient des assemblages de combustible verticaux qui sont des faisceaux de tubes métalliques remplis de pastilles de combustible. Le cœur du réacteur est conservé dans un récipient de confinement.
Combustible: Contrairement à d'autres réacteurs nucléaires conçus pour utiliser du combustible enrichi à l' uranium et de l'eau légère comme modérateur, les réacteurs à eau lourde CANDU utilisent de l'oxyde d'uranium naturel non enrichi comme combustible et de l'eau lourde comme modérateur.
Modérateur: Le modérateur est le matériau dans le cœur du réacteur qui ralentit les neutrons libérés par la fission, provoquant ainsi plus de fission et entretenant la réaction en chaîne. Le modérateur dans les réacteurs à eau légère est de l'eau ordinaire, mais le réacteur à eau lourde CANDU utilise de l'eau lourde ou de l'oxyde de deutérium, dont la formule chimique est D20.
Contrairement à l'eau ordinaire avec sa composition chimique habituelle de H20, l'eau lourde comprend deux atomes de deutérium. Contrairement à l'hydrogène ordinaire qui n'a pas de neutron et un proton sous sa forme la plus commune, le deutérium a un neutron en son centre.
Liquide de refroidissement: Le liquide de refroidissement circule dans le cœur d'un réacteur nucléaire pour en évacuer la chaleur et éviter une fusion qui interromprait la production d'énergie. Le modérateur d'eau sert également de liquide de refroidissement primaire dans les réacteurs à eau légère.
Le réacteur CANDU utilise un liquide de refroidissement léger ou lourd.
Comment un réacteur CANDU fonctionne-t-il pour produire de l'électricité
Le liquide de refroidissement à eau lourde est pompé à travers les tubes du cœur du réacteur dans une boucle fermée. Les tubes contiennent des grappes de combustible pour capter la chaleur générée par la fission nucléaire qui se déroule dans le cœur. La boucle de liquide de refroidissement à eau lourde traverse des générateurs de vapeur où la chaleur de l'eau lourde fait bouillir de l'eau ordinaire dans de la vapeur à haute pression. L'eau lourde, maintenant plus froide, est recyclée dans le réacteur lorsque le cycle de refroidissement en boucle fermée se poursuit.
La vapeur à haute pression du générateur de vapeur est canalisée à l'extérieur du bâtiment de confinement du réacteur pour alimenter les turbines conventionnelles. Ces turbines entraînent des générateurs pour produire de l'électricité qui est ensuite distribuée au réseau. Le réacteur nucléaire est distinct de l'équipement utilisé pour produire de l'électricité.
La vapeur sortant de la turbine est condensée dans l'eau et refoulée dans le générateur de vapeur.