Pourquoi certaines centrales nucléaires ne disposent-elles pas de tours de refroidissement ?

 

 

 

I.La méthode de refroidissement détermine la nécessité des tours de refroidissement

 

La principale exigence de refroidissement d’une centrale nucléaire est d’évacuer la chaleur résiduelle de la vapeur d’échappement des turbines à vapeur. Les systèmes de refroidissement sont classés en trois types :une fois-par refroidissement, refroidissement par recirculation en boucle fermée-, etrefroidissement par air. Les tours de refroidissement ne sont utilisées que dans les systèmes de refroidissement à recirculation en boucle fermée-.

 

 

 

2. Refroidissement par recirculation en boucle fermée- (tours de refroidissement requises)

 

Les centrales nucléaires intérieures, contraintes par des ressources en eau limitées, adoptent laeau en circulation + tour de refroidissementmode. L'eau en circulation absorbe la chaleur dans les condenseurs et est ensuite pompée vers les tours de refroidissement pour dissiper la chaleur et réduire la température par évaporation, avant de refluer pour être réutilisée, évitant ainsi le gaspillage d'eau. Les projets nucléaires intérieurs (par exemple, certaines centrales nucléaires intérieures en Europe et aux États-Unis) doivent être équipés de tours de refroidissement en configuration standard.

 

3. Système de refroidissement par air (aucune tour de refroidissement traditionnelle requise)

 

Certaines centrales électriques des régions arides adoptent un refroidissement par air direct ou indirect, où la dissipation de la chaleur est obtenue par contact direct ou indirect entre l'air et l'équipement d'échange thermique. Cette méthode n'implique aucune perte par évaporation et ne nécessite pas de tours de refroidissement, mais elle a une efficacité d'échange thermique inférieure et nécessite des zones d'échange thermique plus grandes et une consommation d'énergie des ventilateurs plus élevée.

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II. Impact clé des conditions géographiques et des sources d’eau

 

1.Avantages des emplacements adjacents à la côte/à la rivière-

 

L'eau de mer et l'eau de rivière en abondance peuvent répondre aux exigences de prise et d'évacuation d'eau d'un refroidissement unique-, éliminant ainsi le besoin de tours de refroidissement. À l’heure actuelle, toutes les centrales nucléaires opérationnelles en Chine sont situées le long de la côte, de sorte que les tours de refroidissement ne sont généralement pas installées.

 

2. Contraintes liées à la rareté des zones intérieures/hydriques-

 

Les régions intérieures sont confrontées à un approvisionnement en eau restreint. Le refroidissement une fois-traversé est limité par les réglementations en matière de protection de l'environnement et les limitations de volume d'eau, ce qui fait du refroidissement par recirculation en boucle fermée-un choix obligatoire, et les tours de refroidissement deviennent ainsi un composant standard. Par exemple, les centrales nucléaires intérieures des États-Unis et de la France sont toutes équipées de grandes tours de refroidissement hyperboloïdes.

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III. Différences entre les types de réacteurs et les liquides de refroidissement

 

La conception des systèmes de refroidissement varie selon les différents types de réacteurs, et certains types de réacteurs ne nécessitent pas de tours de refroidissement traditionnelles.

 

Type de réacteur	Liquide de refroidissement	Caractéristiques de refroidissement	Exigence de tour de refroidissement
Réacteur à eau sous pression (REP)	Eau à haute-pression	Les boucles primaires et secondaires sont séparées ; la boucle secondaire nécessite un refroidissement de la vapeur d'échappement	Non requis pour les usines côtières utilisant une seule-par refroidissement ; requis pour les usines intérieures utilisant un refroidissement en boucle fermée-
Réacteur à eau bouillante (BWR)	Eau	Le liquide de refroidissement bout directement pour générer de la vapeur ; la vapeur d'échappement doit être condensée	Non requis pour les usines côtières utilisant une seule-par refroidissement ; requis pour les usines intérieures utilisant un refroidissement en boucle fermée-
Réacteur rapide refroidi au sodium-	Sodium liquide	Le métal liquide offre une efficacité d'échange thermique élevée ; aucun refroidissement par évaporation requis	Généralement, aucune tour de refroidissement traditionnelle n'est requise
Réacteur refroidi à-gaz à haute température-	Hélium	Refroidissement des gaz avec dissipation de chaleur via des échangeurs de chaleur	Aucune tour de refroidissement traditionnelle requise
Réacteur à sels fondus à base de-thorium	Sel fondu	Refroidissement au sel fondu ; la conception du système ne nécessite pas d'évaporation d'eau pour la dissipation de la chaleur	Aucune tour de refroidissement traditionnelle requise

 

 

 

 

IV.Compromis-entre la protection de l'environnement et les facteurs économiques

 

1.Conformité environnementale

Une fois-le refroidissement effectué, il doit répondre aux normes environnementales concernant la température de l'eau de rejet et la pollution thermique. Les zones côtières disposent de vastes capacités de masses d’eau, ce qui facilite le respect des exigences de conformité. Le refroidissement par recirculation en boucle fermée- à l'intérieur des terres contrôle l'évacuation de la chaleur à travers les tours de refroidissement afin de se conformer aux réglementations environnementales.

 

 

2.Économie

Le refroidissement une fois-entraînant de faibles coûts de construction et d'exploitation, mais est soumis aux contraintes de la source d'eau. Le refroidissement par recirculation en boucle fermée-exige la construction de tours de refroidissement, ce qui implique un investissement en capital élevé mais convient aux zones-peu d'eau. Les systèmes de refroidissement par air permettent d'économiser de l'eau-mais consomment beaucoup d'énergie de ventilateur, ce qui entraîne des coûts opérationnels à long terme-plus élevés.

                                                

Scénarios spéciaux et optimisation de la conception

 

1.Installations nucléaires (navires/sous-marins)

En raison de l'espace limité, des systèmes de refroidissement compacts (par exemple, l'eau de mer une fois refroidie-combinée à des échangeurs de chaleur à haute-efficacité) sont adoptés, sans tours de refroidissement installées.

 

2.Petits réacteurs modulaires (SMR)

Certaines conceptions adoptent un refroidissement intégré ou un refroidissement par air, simplifiant le système et éliminant le besoin de grandes tours de refroidissement.

 

En conclusion, la question de savoir si une centrale nucléaire est équipée de tours de refroidissement est une décision globale basée sur les méthodes de refroidissement, les conditions géographiques, la conception du réacteur et des facteurs économiques. Les systèmes de refroidissement côtiers à passage unique, les types de réacteurs spéciaux (par exemple, les réacteurs rapides refroidis au sodium, les réacteurs refroidis au gaz à haute température) et les systèmes de refroidissement à air ne nécessitent pas de tours de refroidissement traditionnelles, tandis que les systèmes de refroidissement à recirculation en boucle fermée à l'intérieur des terres doivent être équipés de tours de refroidissement. Avec l'expansion de l'énergie nucléaire dans les zones intérieures et dans les zones où l'eau est rare, l'application des tours de refroidissement va se généraliser. Parallèlement, les technologies de refroidissement par air et les nouveaux types de réacteurs stimulent également la diversification du développement des systèmes de refroidissement.