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La cogénération nucléaire de chaleur et d'électricité

La première mission des réacteurs nucléaires reste actuellement la génération d'électricité. Des scientifiques et des ingénieurs financés par l'UE ont rapproché du déploiement un concept innovant pour les réacteurs nucléaires de la nouvelle génération pour cogénérer de la chaleur et de l'électricité.
La cogénération nucléaire de chaleur et d'électricité
Dans une centrale électrique classique, la chaleur produite pendant la génération d'électricité est souvent perdue. Dans une usine de cogénération, toutefois, elle est récupérée pour utilisation dans l'industrie et même dans les foyers. L'on estime que la cogénération de chaleur et d'électricité (CCE) peut augmenter le niveau d'efficacité énergétique jusqu'à environ 90 %.

Les réacteurs nucléaires à haute température (HTR) refroidis au gaz peuvent générer des conditions de vapeur comparables aux centrales de PCCE conventionnelles. Comme ils sont bien adaptés à la CCE, les chercheurs financés par l'UE ont uni leurs efforts pour fournir une assistance technique à un concept CCE nucléaire promettant de fournir de la chaleur et de l'électricité à grande échelle aux industries sans utiliser de combustibles fossiles.

Le but du projet ARCHER (Advanced high-temperature reactors for cogeneration of heat and electricity R&D) était d'étendre les technologies HTR et Très-HTR européennes en intégrant les progrès récents. Cette initiative impliquait une collaboration entre les partenaires européens et internationaux d'Asie, des États-Unis et d'Afrique du Sud.

Les partenaires d'ARCHER ont évalué l'association de la cogénération nucléaire avec les processus industriels. Une étude de cas de l'association de cogénération a été sélectionnée sur la base de données d'utilisateurs réels d'un complexe pétrochimique et de raffinerie de pétrole. Cette étude d'association a permis de conclure qu'une usine de cogénération HTR peut soutenir des sites industriels nécessitant de la vapeur à des températures jusqu'à 600°C.

Un autre avantage du HTR, ce sont les remarquables aspects de sécurité. Des études de R&D et de modélisation ont été réalisées pour fournir davantage d'informations encore sur le comportement du système dans des conditions d'accident. Le travail expérimental sur les entrées et la mobilisation de la poussière par exemple a entraîné une extension importante de la base de connaissances actuelle et de la compréhension du système.

Les efforts de recherche et de développement ont également visé les combustibles HTR et les matériaux haute température. Les examens post-irradiation de pointe des galets de combustible HTR et des particules de substituts ont donné des informations importantes sur les codes de performances des carburants. En outre, le comportement des déchets de carburant HTR a été examiné dans des conditions de mise au rebut à long terme.

Des matériaux, comme le graphite, pour le noyau du réacteur qui ont atteint un niveau de maturité ont été envisagés pour le développement d'un système de démonstration. Les scientifiques du projet ont également émis des recommandations pour les matériaux à base de nickel pour utilisation dans des échangeurs thermique haute température. Un échangeur thermique intermédiaire factice a été développé pour valider un design pour l'extension de l'application des HTR à plus hautes températures.

Il existe aujourd'hui peu d'options de remplacement à la combustion de carburants fossiles pour la production d'électricité à l'échelle industrielle en UE. Les résultats d'ARCHER confirment qu'il n'y a pas d'obstacles techniques au développement des PCCE nucléaires. Même si des études spécifiques dépendant du site de déploiement et de la configuration sont nécessaires, la validité et la viabilité de la cogénération nucléaire couplée à des processus industriels ont été démontrées.

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Thèmes

Nuclear Fission

Mots-clés

Cogénération de chaleur et d'électricité, réacteurs nucléaires, haute température, combustibles fossiles, graphite