Après avoir longtemps cherché à approfondir la manière dont étaient organisés les circuits de propulsion des navires utilisant des chaufferies nucléaires, tel le PAN « Charles de Gaulle », j’ai fini par recueillir un certain nombre d’éléments (pressions, températures) tout au long du circuit secondaire. J’ai dessiné le schéma qui figure ci-après, de manière à vous transmettre ces informations. J’espère que la taille du schéma imposé par le forum sera suffisamment lisible.
(1) Le
Circuit primaire parcouru par le fluide caloporteur (jouant également le rôle de modérateur) qui passe dans le coeur du réacteur et enlève la chaleur engendrée par fission et par le rayonnement des produits de fission accumulés dans les éléments de combustible. L’énergie thermique véhiculée dans le circuit primaire est transférée au circuit secondaire,
dans le générateur de vapeur.
(2) le
Circuit secondaire parcouru par de l'eau qui, mise en contact avec le circuit primaire dans le générateur de vapeur, se transforme en vapeur saturée sèche. Cette vapeur est d'abord détendue dans le corps HP d'une turbine à vapeur. Lorsque la fraction de liquide sous forme de gouttelettes atteint 13 % (le titre de la vapeur saturée humide étant alors x = 0,87), cette fraction est séparée de la vapeur saturée sèche, la vapeur restante étant resurchauffée avant d'être détendue dans les corps BP de la turbine.
La présence des deux circuits résulte de considérations de sûreté. En effet, l’eau traversant le coeur est radioactive car :
• des produits de fission y migrent à travers les gainages ;
• des produits dissous dans l’eau (sous l’effet de la corrosion métallique) s’activent par capture neutronique. Pour limiter au maximum le passage de produits radioactifs vers le monde extérieur, on a voulu isoler l’eau radioactive en l’emprisonnant dans le circuit primaire.
Le fluide moteur (de la vapeur d’eau) utilisé pour la propulsion du bâtiment n’est pas en contact (direct) avec les éléments de combustibles et n’est donc pas radioactif.
Le circuit primaire comporte quatre éléments principaux :
1 - le
Cœur du réacteur composé de crayons de combustible UO2 enrichi à environ 3 %, encapsulé dans une gaine en zirconium et contenu dans la Cuve capable de résister aux
conditions thermodynamiques de l’eau (155 bar, 300°C). La cuve est en acier ; elle a une épaisseur de 20 cm et est tapissée intérieurement d’un revêtement en acier inoxydable (protection contre la corrosion) ;
2 - le
Pressuriseur qui maintient le fluide caloporteur en phase liquide à 300°C. Comme l’eau du circuit primaire joue également le rôle de modérateur, elle doit être maintenue en phase liquide. La pression de saturation à cette température étant de 76 bar, le pressuriseur maintient le circuit primaire à une pression de 155 bar.
3 - les
Pompes primaires qui font circuler l’eau et permettent de compenser les pertes de charge du circuit ;
4 - le
Générateur de vapeur qui est l’échangeur de chaleur entre le circuit primaire et le circuit secondaire. C’est la source chaude du cycle de Rankine. Il produit de la vapeur saturée sèche à 70 bar, 285°C (non surchauffée comme dans les centrales à combustibles fossiles), qui sert de fluide moteur utilisé pour la propulsion, mais également pour la production d’électricité dans les turboalternateurs, ainsi que pour faire fonctionner les catapultes. La mauvaise qualité (la faible exergie) de cette vapeur conduit à un mauvais rendement thermodynamique du cycle à vapeur et à la nécessité de séparer les phases liquide et vapeur dans un système appelé
Sécheur/Surchauffeur (SS).
Schéma des circuits de propulsion
![[ Porte-Avions Nucléaire ] Charles de Gaulle Tome 1 - Page 32 Circuitsvapeurpancharle](https://2img.net/r/ihimizer/img134/2528/circuitsvapeurpancharle.png)
Nota : J'ai rectifié le schéma, car dans le précédent j'avais introduit un compartiment de service entre la chaufferie et la machine, alors que sur le PAN il est situé entre les deux chaufferies.