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La propulsion nucléaire des navires...

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BONNERUE Daniel
SECOND MAITRE 1ère CLASSE
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Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par BONNERUE Daniel le Jeu 17 Jan 2008 - 17:06

Pour Joël CHANDELIER :

La partie basse de "l'oeuf" est protégée par une piscine, qui ne figure pas sur le schéma, mais qui est censée arrêter les radiations atténuées "s'exprimant" vers l'extérieur (revoir plus avant, page 1, une coupe schématique du K15).

Je pense en avoir terminé avec ce sujet.
Je croyais pouvoir intéresser nos sous-mariniers "nucléaires" mécaniciens ou electromécaniciens, mais aucun d'entre eux n'est intervenu, notamment pour nous préciser la pression de vapeur (le "timbre") du circuit secondaire utilisé pour la propulsion.
Je ne crois pas que cette valeur soit classée "Secret-Défense"...




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BONNERUE Daniel
SECOND MAITRE 1ère CLASSE
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Age : 82
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Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par BONNERUE Daniel le Jeu 17 Jan 2008 - 17:39

Pour Joël CHANDELIER :

Une précision complémentaire : Il existe des réacteurs nucléaires à eau bouillante (REB : filières BWR ou RBMK), dont la vapeur est directement utilisée pour faire tourner les turbines.
Il n'y a donc qu'un seul circuit, le primaire.
Sauf en cas de fuite de produits radioactifs en provenance des crayons de combustible et qui seraient entraînés par la vapeur, il n'y a pas de contamination.
Seulement, à cause de ce que je viens de préciser, ce type de réacteur nucléaire présente beaucoup plus de risques que les REP.




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BONNERUE Daniel
SECOND MAITRE 1ère CLASSE
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Age : 82
NON

Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par BONNERUE Daniel le Sam 19 Jan 2008 - 16:58

Je ne voudrais surtout pas provoquer une épidémie de maux de tête, mais pour montrer que la plus large compréhension d'un phénomène quelconque peut être facilitée par la manière de le décrire, je vais vous indiquer la définition "officielle" du terme section efficace (qui a été évoqué plus haut), que vous pourrez comparer à celle que nous a fournie notre camarade joël CHANDELIER.
La notion de la taille plus ou moins grande d'un but (de foot-ball) par rapport au même ballon, est bien plus facile à comprendre que la définition officielle ci-dessous:

section efficace Domaine : Ingénierie nucléaire-Physique.

Définition :

Aire équivalente d'interaction qui caractérise la probabilité que se produise une interaction d'un type déterminé entre une particule incidente, ou un rayonnement incident, et une particule cible, et qui permet d'évaluer le nombre d'interactions entre un flux de particules ou de rayonnement et un système de particules cibles.

Note :

1. Lorsqu'on évalue le nombre des interactions qu'un flux de neutrons provoque dans un solide ou un liquide, le produit de la section efficace des noyaux par le nombre de ceux-ci dans l'unité de volume s'introduit dans les calculs et il est souvent appelé « section efficace macroscopique » de la substance considérée.

2. Toutefois, ce produit a les dimensions de l'inverse d'une longueur, et non d'une surface.

3. Pour éviter toute ambiguïté, certains auteurs précisent « section efficace microscopique » pour désigner la section efficace d'une particule, dont la définition est donnée ci-dessus.
Équivalent étranger : cross section.

Source : Journal officiel du 22 septembre 2000.

Je pense que nous serons tous d'accord...




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chrisg
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Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par chrisg le Sam 19 Jan 2008 - 17:36

Le timbre du secondaire n'est pas fixe, mais il diminue avec la puissance, en effet, le débit primaire est fixe, et la surface d'échange du combustible et du générateur de vapeur fixe.
La formule est donc débit primaire X une constante X le delta de température entrée sortie coeur, ( ou GV , c'est la même inversée ) pour l'extraction de puissance, et surface GV X une quasi constante X par le même delta température.
Sur les PWR civils, on ruse, et on augmente la température au fur et a mesure de la montée en puissance. Cette ruse qui porte bien son nom, s'appelle le compromis Température moyenne / température vapeur, compromis entre la résistance du circuit primaire (en effet plus les températures sont élevées, plus on doit être haut en pression pour rester en eau, et on se rapproche du fameux point triple de l'eau ), et le fonctionnement de la turbine, qui elle aime la vapeur de forte pression et sans eau.
La grosse différence entre les réacteurs navals et les centrales civiles, c'est que celles ci sont le plus souvent a PMD ( le PMP pour nous autres...), et avec une qualité et pression de vapeur qui baisse avec la puissance, c'est pas top.
Pour le débit primaire constant, c'est pas trop vrai pour les réacteurs naval, mais chuuuut.

Cordialement
Pour un réacteur civil, température moyenne a 1 % , 297° pression vapeur 80 bars, a 100%, 311°, pression vapeur 70 bars.
La branche chaude sort du cœur vers les 335 °, ça commence a causer.



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Joël Chandelier
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Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par Joël Chandelier le Sam 19 Jan 2008 - 20:22

Et bien voilà, enfin un Mécan des Soums Nucs qui nous donne un peu plus de précision.
Daniel sera content, mais moi aussi.
Merci chrisg :cheers:





 

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BONNERUE Daniel
SECOND MAITRE 1ère CLASSE
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Age : 82
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Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par BONNERUE Daniel le Sam 19 Jan 2008 - 22:10

Merci cher camarade CHRISG, voila enfin une information attendue de la part d'un marin qui a piloté ce type d'installation.

Si cela ne t'ennuie pas, j'aimerais que tu nous fasses part de ton opinion de spécialiste concernant la manière dont a été exposé ce sujet.
J'essaie toujours de simplifier pour ne pas rebuter nos camarades, mais je ne sais jamais si j'y suis parvenu.


Dernière édition par le Jeu 7 Fév 2008 - 14:45, édité 1 fois




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Laurent
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Radio équipage NON

Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par Laurent le Mar 22 Jan 2008 - 7:59

Tu arrives très bien à simplifier Daniel.
Il faut dire que je suis totalement ignorant en nucléaire
N'étant pas du tout de la partie.
J'apprends.





Va petit mousse, ou le vent te pousse.
Bon vent matelot
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BONNERUE Daniel
SECOND MAITRE 1ère CLASSE
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Age : 82
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Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par BONNERUE Daniel le Jeu 24 Jan 2008 - 20:29

Ce gif animé est destiné à montrer (en accéléré) la manière dont est contrôlé le cœur d'un réacteur à eau pressurisée pour en modérer la puissance.
On voit bien que les crayons de combustible, chauffés au rouge par le bombardement des neutrons qui engendrent la réaction de fission, se refroidissent partiellement dès que les barres modératrices descendent en absorbant les neutron :



Lorsque les barres "tombent" dans leur position la plus basse, la réaction de fission s'arrête et avec elle le réacteur, ce qui n'empêche par pour autant qu'il règne une certaine radioactivité autour du coeur.




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Joël Chandelier
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Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par Joël Chandelier le Jeu 24 Jan 2008 - 21:49

De mieux en mieux tes AP Daniel :cheers:

AP abréviation de Aide Pédagogique. C'est quand même beau la maitrise de l'outil informatique :king:





 

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andrem
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Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par andrem le Jeu 24 Jan 2008 - 21:50

Daniel, tu vas trouver sans doute que je suis impossible, mais j'ai toujours des questions idiotes qui me viennent à l'esprit (allez donc savoir pourquoi ?).
Est-ce les barres modératrices sont commandées toutes ensembles, ou est-il possible de les commander par groupes ? Ça peut permettre un pilotage plus fin.



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BONNERUE Daniel
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Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par BONNERUE Daniel le Jeu 24 Jan 2008 - 21:59

En toute honnêteté, mon cher André, je n'en sais rien. Mais déjà le fait de descendre graduellement et plus ou moins "profondément" les grappes ensemble, doit permettre une grande latitude de réglage de la puissance du réacteur.




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BONNERUE Daniel
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Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par BONNERUE Daniel le Jeu 24 Jan 2008 - 22:06

J'ai reçu ces jours-ci un courriel d'une personne qui regarde régulièrement ce qui s'écrit sur le forum sans s'y être inscrit. Ce n'est pas un ancien marin. Il m'était demandé pourquoi je n'avais pas approfondi, avec animations à l'appui, comment était constituée la matière et ce qu'était un neutron. J'ai renvoyé poliment la personne en question à consulter "les histoires de BONNERUE", situées dans la même rubrique, et dans lesquelles j'ai déjà abordé ce sujet.




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andrem
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Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par andrem le Ven 25 Jan 2008 - 0:59

Merci Daniel pour toutes ces superbes informations et les animations non moins belles.
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BONNERUE Daniel
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Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par BONNERUE Daniel le Lun 4 Fév 2008 - 18:00

Comme l'écrivait Georges SEGALEN dans un post, nous avons pas mal d'observateurs, incrits ou non, sur ce forum.
J'ai reçu un nouveau courriel d'une personne qui ne comprend pas par quel "miracle" on peut dire que les REP dits "compacts" occupent moins de place à bord et fournissent plus de puissance que les REP dits "à boucles". La réponse est la suivante :
Pour une meilleure compréhension du fonctionnement, sur le schéma j'ai figuré le circuit primaire et le pressuriseur à l'extérieur de l'enceinte du réacteur. En réalité ces deux éléments sont inclus à l'intérieur de "l'oeuf". Pour la puissance, c'est lié à une plus grande surface d'échange et à une meilleure conductibilité thermique des matériaux qui composent les tubes de l'échangeur à l'intérieur du générateur de vapeur qui se trouve maintenant au-dessus du réacteur nucléaire. Dans les REP à "boucles", une partie de la puissance thermique était dissipée le long des canalisations intermédiaires.
Lorsque j'aurai un peu de temps, je modifierai le schéma pour qu'il soit plus près de la réalité.


Dernière édition par le Lun 4 Fév 2008 - 18:37, édité 1 fois




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Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par Joël Chandelier le Lun 4 Fév 2008 - 18:33

Et oui Daniel c'est bien de le préciser. Tout schéma "explicite" se voulant obligatoirement à plat et donc étendu





 

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Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par BONNERUE Daniel le Lun 23 Juin 2008 - 23:54

Alors que jusqu'à maintenant les différents états d'utilisation d'un REP étaient présentés séparément, je viens de réaliser trois gifs animés regroupant les principales phases de fonctionnement d'un réacteur nucléaire à eau pressurisée, telles qu'elles participent à la propulsion nucléaire de nos navires. J'ai mis en place la "piscine" qui entoure d'eau le cœur du réacteur, pour absorber les radiations traversant les paroies de la cuve :

Spoiler:

1) • Le REP est stoppé :

La "grappe" de barres de contrôle est descendue, masquant les crayons de combustible. Le bombardement neutronique, donc la réaction de fission est stoppée. La température des crayons de combustible ne permet plus la création de vapeur dans l'évaporateur. Le réacteur est à l'arrêt :



2) • Le REP est en cours de modulation de puissance pour se maintenir
en phase "critique" (K = 1) :


Cette animation montre en accéléré la modulation de puissance du réacteur nucléaire (REP). Les barres de contrôles sont descendues et au fur et à mesure la température des crayons de combustible diminue. En conséquence, la température du circuit primaire est régulée, ce qui permet de régler la production de vapeur.



3) • Le REP fonctionne à puissance maximum :

Les barres de contrôle sont remontées au maximum. Le bombardement neutronique, donc la réaction de fission est à son maximum. Le réacteur nucléaire fonctionne à pleine puissance.



Dans l'intention de montrer la place du réacteur nucléaire au sein d'un ensemble propulsif, voici un schéma des circuits de propulsion du PAN "Charles de Gaulle". Ce schéma ne concerne qu'une seule chaufferie nucléaire et une seule machine : le "Charles de Gaulle" en possède deux.




Dernière édition par BONNERUE Daniel le Dim 19 Avr 2009 - 15:05, édité 3 fois




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Bernard ( nanar )
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Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par Bernard ( nanar ) le Mar 24 Juin 2008 - 7:44

Daniel c'est super quant tu explique quelque chose :cheers:





Amitiés Bernard GEORGE
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andrem
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Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par andrem le Mar 24 Juin 2008 - 7:58

Bonjour Daniel,

Sur quels paramètres (principaux) pilote-t-on le mouvement des barres de régulation ? (température d'eau, pression de vapeur, ou peut-être compteur de particules ?).
Peut-on également ne commander qu'une partie des barres de régulation ?



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BONNERUE Daniel
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Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par BONNERUE Daniel le Mar 24 Juin 2008 - 15:33

Mon cher ANDREM, je ne suis pas en mesure de répondre précisément à tes questions, sauf peut-être pour les barres de contrôle qui, regroupées en une "grappe", fonctionnent simultanément.

Au niveau de la piscine qui entoure le cœur du réacteur, j'aurai dû la représenter "ouverte", de manière à ce qu'il n'existe aucune possibilité de montée en pression. En fait, si j'ai bien compris, sur le PAN "Charles DE GAULLE" il existe trois piscines de protection "concentriques" : la première autour du cœur, la seconde au fond de l'enceinte de confinement et la troisième "sous vaigre".

Je crois que nous serions tous très satisfaits si des camarades ayant eu l'opportunité d'être en fonction au service "machine" de notre fleuron national pouvaient confirmer, ou infirmer, ce que je viens d'écrire. Nous les remercions par avance.




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andrem
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Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par andrem le Mar 24 Juin 2008 - 15:49

Merci Daniel, je vais essayer d'avoir l'information ailleurs et dans ce cas je la répercuterai.



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BONNERUE Daniel
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Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par BONNERUE Daniel le Mar 24 Juin 2008 - 21:43

Contrairement aux sous-marins nucléaires lanceurs d'engins (SNLE, SNLE-NG) qui demandent une puissance de vaporisation continue pour une vitesse déterminée, les choses sont plus compliquées pour les REP utilisés à bord des SNA et des porte-avions nucléaires. Les SNA sont des navires qui doivent pouvoir accélérer, se dérober et plonger très rapidement. En ce qui concerne les porte-avions nucléaires, à la production de vapeur destinée aux turbines de propulsion, aux turbo-alternateurs et aux bouilleurs, il faut ajouter celle destinée aux catapultes. Aux à-coups de puissance demandés par les catapultes, il faut ajouter la nécessaire augmentation de vitesse du bâtiment lors du catapultage des aéronefs. Le supplément de production de vapeur doit être réalisé en un temps très court et surtout à une fréquence rapide (en moyenne deux catapultage toutes les minutes de deux avions d'environ 20 tonnes à la vitesse de 275 km/h, alors que le navire se déplace à 27 nœuds). Dans ces conditions les REP K15 sont mis à rude épreuve. Concrètement pour notre PAN "Charles De Gaulle", il est donc nécessaire de pouvoir réguler "finement" la puissance des deux réacteurs nucléaires, c'est-à-dire le flux neutronique. Pour cela, en plus du réglage modulé de l'enfoncement des barres de contrôle (la "grappe") entre les "crayons" de combustible, on joue sur la vitesse de circulation du fluide caloporteur (eau) du circuit primaire. On s'est aperçu que pour extraire de la puissance, il suffisait de l'appeler et que la montée était extrêment rapide, probablement parce que en augmentant la vitesse d'écoulement du fluide caloporteur on diminuait ses capacités modératrices, ce qui avait pour conséquence de libérer le flux neutronique générateur de l'effet thermique de la réaction de fission et par conséquent d'augmenter la quantité de vapeur produite.

J'espère que ces explications répondront, au moins partiellement, aux questions que posait le camarade ANDREM


Dernière édition par BONNERUE Daniel le Sam 27 Déc 2008 - 13:41, édité 1 fois




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andrem
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Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par andrem le Mar 24 Juin 2008 - 21:58

Oui Daniel, ça répond en partie à mes interrogations. J'ai lu pas mal d'infos sur des sites (très bien faits par le CEA) concernant plusieurs types de réacteurs nucléaires, et il ressortait qu'effectivement on contrôlait étroitement le flux neutronique (on comprend pourquoi !), il faut évidemment éviter une divergenge.
Par ailleurs la température du coeur du réacteur est également importante, il y va de la tenue des matériaux.
Je pense que les ystèmes de contrôle (au sens anglais du terme: mesures + pilotage)doivent être intéressants à connaître de façon un peu détaillée.
Merci encore de tes posts toujours aussi instructifs et bien imagés.



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PROPULSION NUCLEAIRE

Message par † MAZZEGA le Lun 19 Jan 2009 - 15:55

Bonjour Daniel,
Je viens de lire tes exposés sur les principes de fonctionnement des navires à propulsion nucléaire et je tiens à te remercier pour la qualité du développement ainsi que la clarté des explications mettant à la portée de tous les mécanismes de réactions nucléaires que tu as très bien schématisées . Suite à ton engagement dans la Marine , je présume que ta carrière s'est poursuivie dans un organisme de type C.E.A. ou autres.C'est aussi mon parcours ,ayant passé un certain nombre d'années .....au C.N.R.S. et plus précisément dans un laboratoire de physique nucléaire. Ceci expliquant mon grand intérêt pour ton exposé de qualité.
Amicalement Claude MAZZEGA
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bigouden62
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Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par bigouden62 le Lun 19 Jan 2009 - 16:37

Bonjour à tous. Bravo Daniel pour tes differents exposés. Pour répondre et surtout compléter certaines informations données dans ce sujet je connais une personne ex sous marinier, et ce n'est pas mon frère, qui me disait que les 1er SNA pouvaient être comparés à une voiture de course possèdant un moteur très puissant et très souple. Ce qui permet de passer très rapidement à de grande vitesses pour se dérober. L'attaque étant menée silencieusement tel un chasseur à l'affut...
Souvenons-nous aussi de l'accident qui causa la perte de 10 marins il y a une quinzaine d'années. Un très bon article de presse indiquait que, respectant la procèdure, et suite aux alarmes qui se sont déclenchées, l'ordre à été donné au sna de remonter rapidement tel une fusée. L'article stipulait que le sna était alors passé de qq nds à sa vitesse maximale en un temps que nous n'imaginons même pas. Ce qui donne une idée de la puissance et de la souplesse de la chaufferie nucléaire.
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Marc Taland
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Re: La propulsion nucléaire des navires...

Message par Marc Taland le Mar 20 Jan 2009 - 9:26

Bonjour,

"Souvenons-nous aussi de l'accident qui causa la perte de 10 marins il y a une quinzaine d'années..."

Il y avait eu au moins 3 Officiers dont l'Ingénieur méca il me semble. Cet accident du fait de sa nature beaucoup plus grave que sur le dernier sous marin russe ?

Amicalement.

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Re: La propulsion nucléaire des navires...

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