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Jean-Baptiste 
STUDER 
et 
Régis TERREN 
20/10/2014 
Responsable de TD : 
Frank HESS
I La corrélation entre eau 
et centrales nucléaires 
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Fort calhoun - 2011
A) Le rôle essentiel de l’eau 
dans une centrale nucléaire 
L’eau est une ressource encore plus importante que 
l’uranium ...
B) La sectorisation des besoins en eau 
en trois circuits indépendants 
4 
schéma issu de http://energie.edf.com
1) Le circuit primaire 
• Circuit clos (l’eau contenue étant radioactive.) 
• Moins de 500 m3 
• eau maintenue à 155 bars ...
2) Le circuit secondaire 
• Entre 2.000 et 2.500 m3. 
• Eau transformée en vapeur au contact de la 
chaleur du circuit pri...
3) Le circuit tertiaire 
• Non clos car il s’alimente en permanence dans 
l’hydrosystème local. 
• Utilisation de vastes v...
C) Les deux systèmes de réfrigération 
par le circuit tertiaire 
Le circuit secondaire se refroidit 
au contact de l’eau p...
D) Les besoins en eau des centrales 
Avec un circuit ouvert 
• Volumes annuels prélevés entre 
900 à 1900 millions de m3 p...
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d’hydrosystèmes : la France 
de centrales nucléaires 
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II. Une insertion délicate des centrales 
nucléaires dans les hydrosystèmes 
A) Les contraintes des hydrosystèmes pour les...
Inondations 
Origines : 
• Crues 
• Fortes précipitations 
• Tempêtes 
• Tsunamis 
Risques : 
• Infiltration 
• Accumulati...
Canicules et 
sécheresses 
Importance : 
• Durée 
• Température de l’air et de 
l’eau 
• Réductions des débits des 
cours ...
Grands froid 
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Risques : 
• Bouchage des entrées 
d’eau et d’air par la 
glace (notamment le 
frasil) 
• Explosion des ...
B) Impacts de l’activité des centrales sur les hydrosystèmes 
Impact de la prise d’eau 
• Sur les organismes vivants dans ...
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Rejets radioactifs 
Origine 
Principaux 
isotopes 
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Le tritium 
Le carbone 14 
L’iode 131 
Le cés...
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Origines : 
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Origine : 
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Risque : 
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Températures létales Mortalité des poissons (selon la tolérance thermique ...
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fr 
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un hydrosystèm...
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Hydrosystème et centrales nucléaires

  1. 1. 1 Jean-Baptiste STUDER et Régis TERREN 20/10/2014 Responsable de TD : Frank HESS
  2. 2. I La corrélation entre eau et centrales nucléaires 2 Fort calhoun - 2011
  3. 3. A) Le rôle essentiel de l’eau dans une centrale nucléaire L’eau est une ressource encore plus importante que l’uranium dans une centrale : • Rôle de vecteur de chaleur au sein du réacteur • Alimente les turbines et ainsi de produire de l’électricité • refroidit les installations, et donc à éviter tout risque d’accident par surchauffe. • Etc. 3
  4. 4. B) La sectorisation des besoins en eau en trois circuits indépendants 4 schéma issu de http://energie.edf.com
  5. 5. 1) Le circuit primaire • Circuit clos (l’eau contenue étant radioactive.) • Moins de 500 m3 • eau maintenue à 155 bars pour rester liquide • chauffée à plus de 300°C. • Transfert de l’énergie thermique (causée par la fission des atomes) jusqu’au circuit 2ndaire 5
  6. 6. 2) Le circuit secondaire • Entre 2.000 et 2.500 m3. • Eau transformée en vapeur au contact de la chaleur du circuit primaire. • -> Alimentation de la turbine entraînant l’alternateur, d’où production d’électricité • Puis passage par le condenseur, composé d’un ensemble de tubes faisant partie du circuit tertiaire, pour recommencer le cycle. 6
  7. 7. 3) Le circuit tertiaire • Non clos car il s’alimente en permanence dans l’hydrosystème local. • Utilisation de vastes volumes d’eau (de 25 à 50.000 m3) pour pouvoir refroidir le circuit secondaire. • -> Circuit le plus pertinent à étudier en cas d’étude des interactions entre nucléaire et hydrosystèmes. • Peut être « ouvert » ou « fermé ». 7
  8. 8. C) Les deux systèmes de réfrigération par le circuit tertiaire Le circuit secondaire se refroidit au contact de l’eau prélevée Le circuit secondaire se refroidit par contact avec l’atmosphère au sein d’une tour aéroréfrigérante 8 schémas issus de http://energie.edf.com
  9. 9. D) Les besoins en eau des centrales Avec un circuit ouvert • Volumes annuels prélevés entre 900 à 1900 millions de m3 par réacteur • Eau ensuite rejetée à 99% dans l’hydrosystème en aval • Energie thermique rejetée aussi à l’hydrosystème • Le 1% restant évaporé ou pompé pour alimenter les autres besoins de la centrale • volume utilisé pas proportionnel aux besoins de la centrale Avec un circuit fermé • Circuit secondaire refroidi au travers d’une tour aéroréfrigérante. • Energie thermique dissipée à 75% sous forme de vapeurs et à 25% par convection. • Quantité d’eau prélevée dans l’hydrosystème compense celle évaporée. • Entre 40 et 140 millions de m3 par an et par réacteur en fonction des besoins de celui-ci. • Quantité évaporée proportionnelle à l’énergie produite par la centrale –> 2,5 L/kWh net environ. 9
  10. 10. E) Un exemple d’implantations le long d’hydrosystèmes : la France de centrales nucléaires 10 schéma issu de http://energie.edf.com
  11. 11. II. Une insertion délicate des centrales nucléaires dans les hydrosystèmes A) Les contraintes des hydrosystèmes pour les centrales nucléaires 11  Inondations, sécheresses et canicules, grands froids… B) Impacts de l’activité des centrales sur les hydrosystèmes  Impacts de la prise d’eau, rejets radioactifs, chimiques et thermiques… Centrale nucléaire de Tihange https://www.flickr.com/photos/fondation-entreprise- reussite-scolaire/7266839786/
  12. 12. Inondations Origines : • Crues • Fortes précipitations • Tempêtes • Tsunamis Risques : • Infiltration • Accumulation de débris • Dommages électriques Centrale américane de Fort Calhoun http://www.jp-petit.org/nouv_f/seisme_au_japon_2011/seisme_japon_2011.htm
  13. 13. Canicules et sécheresses Importance : • Durée • Température de l’air et de l’eau • Réductions des débits des cours d’eau Impératifs : • Réfrigérer les locaux • Respecter les limites de rejets radioactifs chimiques et thermiques http://img.20mn.fr/w05K9HfDSCuSjmuFpzPP-A/760x487
  14. 14. Grands froid 14 Risques : • Bouchage des entrées d’eau et d’air par la glace (notamment le frasil) • Explosion des tuyauteries Centrale nucléaire de Saint-Laurent-des-Eaux
  15. 15. B) Impacts de l’activité des centrales sur les hydrosystèmes Impact de la prise d’eau • Sur les organismes vivants dans les 15 hydrosystèmes : aspiration par les pompes • Sur la migration des poissonns : à cause des seuils construit à l’aval • Sur le débit des cours d’eau © Photo archives thierry suire Centrale nucléaire de Goldfech – été 2012
  16. 16. 16 Rejets radioactifs Origine Principaux isotopes radioactifs rejetés Le tritium Le carbone 14 L’iode 131 Le césium 137 Le Strontium 90 Le cobalt 60 … Informations et schéma issus de http://energie.edf.com
  17. 17. 17 Rejets chimiques Origines : • Contrôle de la réaction nucléaire • Lutte contre la corrosion • Traitement antitartre • Usure des materiaux Risques : • Toxicité pour les organismes vivants • Changements des caractéristiques chimiques des hydrosystèmes Phénomène d’eutrophisation - http://www.cpepesc.org/L-EUTROPHISATION-des-rivieres-par.html Liste des principaux rejets chimiques : l’acide borique, la lithine, l’hydrazine, la morpholine, des ions ammonium, le nitrate, les nitrites, le sodium, les chlorures, des organohalogénés, le trihalométhane, le sulfate, le phosphate, le chlore… source : http://www.next-up.org/
  18. 18. 18 Rejets thermiques Origine : • Refroidissement des installations nucléaire Risque : • La température est un des facteur principal du comportement des animaux et des végétaux aquatique • Sa modification entraine des changements physiques et chimiques dans les hydrosystèmes Photo issue de : energie.edf.com
  19. 19. Composante biologique Modifications et risques Températures létales Mortalité des poissons (selon la tolérance thermique des individus) et particulièrement chez les larves et les alevins qui ne sont pas en mesure de compenser métaboliquement les variations de température (faible acclimatation). Comportement -Augmentation du taux d’activité, -modification de la vitesse de nage, -concentration de certaines espèces au niveau du site de rejet, etc. -la distribution et la migration Métabolisme Accélération des activités métaboliques, augmentation de la consommation en oxygène, croissance plus rapide. Reproduction -Modification des cycles saisonniers de développement des gonades. -Diminution du succès reproducteur Développement embryonnaire et larvaire Le développement des embryons et des larves de certaines espèces de poisson peut être décalé par rapport au rythme normal et donc, confronté à un manque de nourriture ou à des conditions non favorables. Alimentation L’augmentation du métabolisme augmente les besoins en nourriture ce qui peut être désastreux s'il y a parallèlement détérioration des lieux de nourrissage et de certaines ressources alimentaires. Croissance Inhibition de la croissance des alevins et des juvéniles si la température dépasse un certain seuil. Maladies parasites Diminution de l’immunité naturelle des poissons en cas de températures élevées Toxicologie Accroissement de la bio concentration de certaines substances (Hg) et de la toxicité d’autres (Zn, Cd, NH4+,phénols) Populations -Modification des proportions de l’abondance des espèces. -Changement dans la chaîne alimentaire Conséquences de l'augmentation Information issues de : http://seme.uqar.ca/menu/cadre_chemin1.htm de la température de l'eau sur les poissons
  20. 20. http://geoconfluences.ens-lyon. fr http://lelab.europe1.fr/ Implantation d’une centrale nucléaire dans un hydrosystème : l’exemple de Fessenheim 20
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  23. 23. 23 MERCI DE VOTRE ATTENTION ! Présentation disponible sur slideshare, cliquez sur le lien que l’on vous a envoyé ce matin !

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