Le blog de doc zaius

Le parc électronucléaire à la peine, faut-il recourir au projet Hercule ?

5 Février 2022

Il y a quatre jours, à 18h 45, il a fallu injecter 71,8 GW de puissance électrique dans le réseau RTE pour satisfaire la demande.

Le nucléaire a fourni 48,7 GW, soit 67,8%.

L'hydroélectrique, 12,1 GW ( 16,8% ).

Le Gaz, 7,8 GW, (10,8% ).

Ces trois entités historiques ont ainsi contribué pour 95,4% aux besoins du réseau ce qui montre, s'il en était besoin, le peu de poids des énergies renouvelables Eolienne et Solaire lorsque la nuit tombe et que le vent est faible ( régime anti-cyclonique).

La puissance installée du parc nucléaire est actuellement de 60,5 GW.

La puissance fournie, 48,7 GW, correspond à un facteur de charge de 80,5 %.

Cette (relativement) faible valeur traduit la situation générale du parc vieillissant, l'absence de renouvellement des installations, l'obligation d'arrêt de tranches pour mise en conformité avec les nouvelles règles de sûreté post Fukushima, les difficultés de mise au point des nouveaux réacteurs EPR, l'arrêt des réacteurs du palier N4 ( les plus puissants du parc opérationnel) pour suspicion de corrosion, et l'arrêt définitif de certains réacteurs qui n'auront pas obtenu l'accord de l'ASN pour la prolongation de leur durée d'exploitation.

Tout cela place la filière nucléaire en difficultés sérieuses encore pour plusieurs mois, ce qui affectera la quantité d'énergie d'origine nucléaire produite sur 2022 et probablement très au-delà.

L'éventuelle décision de mise en chantiers de nouveaux réacteurs pour remplacer les anciens ne portera ses fruits que dans dix ans, si elle se confirme. D'ici là il faudra faire avec les moyens du bord.

Cela étant, EDF estime que la production nucléaire ne dépassera pas 320 à 340 TWh en 2022.

Mais la demande d'énergie électrique sur le réseau ne diminuera pas pour autant, quoi qu'en dise les prophètes de la parcimonie.

Pour satisfaire cette demande, il faut injecter environ 530 TWh dans le réseau RTE , pour une consommation finale de 470 TWh.

( la différence correspond aux pertes réseau et aux consommations internes du secteur de l'énergie).

Pour une production électronucléaire de 330 TWh , il faudra donc trouver 200 TWh pour compléter le besoin.

L'hydraulique existant pourra fournir environ 60 TWh, dépendant de la disponibilité des réserves d'eau mobilisables.

(Les projets de nouvelles installations de production hydroélectrique de quelque importance demeurent dans les cartons).

L'éolien, le solaire, et le thermique à biomasse, pourront fournir une quantité équivalente, 60 TWh.

Il manquera 80 TWh.

Heureusement il y a des centrales à Gaz !

La puissance installée du parc de centrales thermiques à flamme est de 18 GW, essentiellement au Gaz. Les installations sont pilotables et peuvent être appelées à la demande, surtout pour compenser l'intermittence des renouvelables.

Leur capacité de production est d'environ 130 TWh, ce qui laisse une bonne marge.

L'inconvénient est que la France doit acheter ce Gaz à l'étranger, et le payer au cours du marché.

Si les cours se maintiennent à leur valeur actuelle, la perte s'élèvera à près de 20 Milliards d'euro pour les 80TWh nécessaires, qu'il faudra répercuter sur le consommateur, d'une manière ou d'une autre.

Ce fâcheux contretemps concerne tous les fournisseurs d'électricité, les historiques et les « alternatifs ».

EDF n'est évidemment pas le seul producteur, mais c'est de très loin le principal.

Les autres contributeurs raccordés à ce réseau ( fournisseurs « alternatifs » * concurrents de EDF )produisent généralement à partir de l'éolien, du solaire, de la petite hydraulique, et de quelques centrales thermiques à gaz ou à biomasse.

EDF est le principal producteur, et c'est aussi le principal fournisseur.

Les autre « majors » sont ENGIE et TOTAL Direct énergie.

Avec EDF, ces trois Sociétés couvrent 95% de la production d'électricité du réseau RTE.

EDF seul détient 60% du marché.

*( Rappelons qu'il y a en France près de 40 fournisseurs alternatifs ).

De par son leadership, EDF est également touché par la nécessité d'acheter davantage de Gaz, d'autant plus que le dispositif ARENH l'oblige à céder à la concurrence non pas 100 mais 120 TWh de sa production nucléaire à prix coûtant (?) , ce qui représente une ponction de 36% sur sa production nucléaire !

Pour servir ses propres clients, EDF devra acheter davantage de Gaz sur le marché européen, la note sera salée.

EDF est donc dans la situation d'entretenir à grand frais un parc nucléaire vieillissant, tout en étant obligé (Loi Nome), de céder le tiers de cette production nucléaire à ses concurrents directs pour un prix notoirement inférieur à son coût de production, ce qui le contraint à acheter à l'étranger de l'électricité à un prix exorbitant pour servir ses propres clients auxquels il est lié par contrats.

Cette absurdité ne correspond à aucun modèle économique et ne saurait durer sans créer de graves désordres, en particulier dans les possibilités de financement EDF pour le renouvellement du parc de production.

Si la production nucléaire devient définitivement un réservoir d'énergie dans lequel chacun peut venir puiser de l'électricité à bon marché pour faire des bénéfices au détriment de EDF, alors ce réservoir prend le caractère de « magasin général » qui doit être géré directement par l'Etat.

C'était l'esprit du projet Hercule, qui a été écarté pour des raisons évidentes de défense des intérêts des quarante fournisseurs alternatifs.

Le prolongement de la loi NOME et le passage à 42 euro/MWh du « tarif » de la braderie ARENH risquent bien de porter un coup définitif au nucléaire français.

Mais, n'était-ce pas le but premier de toute cette mascarade ?

La voiture électrique, l'angoisse de la panne sèche.

7 Janvier 2022

Les constructeurs font ce qu'ils peuvent avec la technologie existante.

Aujourd'hui les voitures ont atteint un niveau de technicité, de confort, et de sécurité, qui sera difficilement dépassable désormais.

(C'est un vieux conducteur qui parle, permis de conduire passé en 1952 sur une Juvaquatre d'occasion, et largement plus d'un million de kms depuis...).

Autant dire que les anciens du même genre ont vécu l'enfance, la croissance, l'adolescence, l'âge bête, et la maturité, de la bagnole.

Les premières voitures furent électriques, faut-il le rappeler, mais la corvée de batteries vint très vite à bout de cette velléité, et le pétrole si commode prit la place qu'il a conservée jusqu'à présent.

Aujourd'hui la voiture est devenue une prothèse sans laquelle il est impossible de s'insérer normalement dans la société. C'est la voiture qui modèle la répartition géographique de l'habitat, des implantations d'activités économiques, et qui constitue une activité économique en elle-même. Elle est à l'origine du développement du tourisme et des loisirs.

Le niveau de fiabilité atteint éloigne l'angoisse de la panne, et les moyens de communication modernes rassurent quant à l'assurance des secours quasi immédiats.

L'arrivée de la voiture électrique bouleverse un peu ce bel édifice.

Nous voulons parler de la « vraie » voiture électrique (VEB), celle qui puise son énergie de la batterie uniquement, et qui est supposée permettre de renoncer au pétrole.

L'idée consistait à conserver tous les agréments et les progrès obtenus avec le temps et l'expérience sur les voitures thermiques, et « simplement » remplacer la machine thermique par un ensemble électrique alimenté par une batterie.

Les modèles électriques proposés aujourd'hui remplissent le contrat sauf sur un point, qui est l'autonomie et le réseau de charge associé.

Tout a été dit sur ce problème technique, qui constitue un obstacle majeur à l'adhésion populaire à ce remplacement, à tel point que les constructeurs communiquent essentiellement sur l'autonomie des modèles électriques proposés, oubliant quelque peu les autres caractéristiques.

(A-t-on jamais vu un vendeur de voitures à pétrole vanter l'autonomie de ses modèles ? )

Désormais la préparation d'un voyage en électrique de quelque longueur ressemble davantage à la préparation d'un trek en terre inconnue qu'à des vacances insouciantes en famille :

Quel itinéraire choisir en fonction des bornes de charge installées, comment organiser les rechargements de ma batterie en fonction de la position de ces bornes, seront-elles disponibles quand j'arriverai, un abonnement sera-t-il exigé, quel sera le coût de la recharge, quelle sera ma consommation selon la vitesse de croisière choisie, la météo, le profil du trajet, la température, le chargement de la voiture, combien de temps sera perdu en attente si une ou plusieurs bornes sont déjà occupées, pourrais-je payer avec ma carte de crédit, etc, etc...

Ces nouvelles contraintes sont génératrices d'une angoisse qui n'était pas prévue dans le contrat de remplacement du pétrole par l'électricité.

( Penser aussi aux personnes âgées, peu familières des algorithmes tordus des ordinateurs de bord, et pour qui la voiture doit être avant tout un outil d'aide aux déplacements et non pas un jeu vidéo qui peut les laisser comme des c... au bord de la route faute d'avoir pu interpréter les indications saugrenues d'un écran vidéo quasiment illisible et d'ailleurs souvent fantaisiste).

Les constructeurs connaissent évidemment ces inconvénients, qui excluent pratiquement l'accès de ces nouveaux véhicules aux longs trajets autoroutiers, sauf éventuellement à quelques modèles de très haut de gamme disposant de batteries de très forte capacité ( égale ou supérieure à 150 kWh ) équipés de motorisations très puissantes, pouvant soutenir les vitesses autoroutières, ayant un accès privilégié à des bornes de charge surpuissantes, et dont le prix de vente voisine celui d'une maison de campagne...

Ce problème génère une situation étrange : il y aurait ainsi deux gammes de voitures électriques ;

L'une conçue pour les déplacements à caractère local, avec une autonomie de 100 à 200 km ( petite batterie, petit moteur ), des performances en rapport avec les limitations de vitesse de 90 km/h, et d'un prix abordable.

L'autre, beaucoup plus chère, conçue pour assurer les longs trajets sur autoroute dans des conditions de vitesse et de confort correspondants, et pouvant utiliser les chargeurs surpuissants (à condition toutefois qu'ils soient disponibles).

Cet éclatement du marché ne fait évidemment pas l'affaire des usagers qui trouvent aujourd'hui de quoi faire tout leurs déplacements avec une seule voiture qui ne leur pose par ailleurs aucun problème d'autonomie pour aller voir grand-mère à Landerneau.

La grande majorité des usagers ne possède pas les ressources pour acquérir deux voitures ( ce qui serait d'ailleurs absurde ): l'une pour la ville, l'autre pour les voyages.

On ne voit aujourd'hui aucune solution pour résoudre ce problème à court-moyen terme.

Dans ce contexte il serait déraisonnable de vouloir imposer l'électrique à des citoyens par des mesures fiscales pénalisant le thermique.

L'urgence est plutôt dans le développement des stations de charges rapides et des batteries elles-mêmes, dont le prix doit baisser pour accéder à une autonomie réelle décente.

« On » aurait tort de faire de l'automobiliste un otage de la lutte contre le réchauffement climatique alors que les vrais responsables sont ailleurs.

Voitures électriques, la dure vie des roulements à billes.

23 Décembre 2021

La voiture électrique actuelle représente à la fois l'état de la technologie et le meilleur compromis possible pour se faire une place sur un marché encore dominé par le thermique.

La compétition est rude.

Le thermique se bat pour conserver son business, sachant que certains devront un jour ou l'autre s'effacer devant la nouvelle vague et que le passage à l'électrique se fera dans une ambiance de bowling. Il sera très difficile d'éviter le strike.

Les constructeurs « historiques » sont face à deux options :

Soit continuer le thermique et ajouter une branche électrique pour garder deux fers au feu, soit brûler leurs vaisseaux thermiques et tout basculer sur l'électrique.

Dans les deux cas le risque est grand et il faudra naviguer à vue entre un thermique dont la mort (?) est annoncée pour 2035 ( ou 2040, ou à la saint glin-glin?), et un électrique encore bien fragile car menacé par l'hybride dont l'existence même prouve la faiblesse de l'électrique pur.

Aujourd'hui encore l'électrique ne s'impose qu'à coup de subventions et/ou d'incitations pour faire passer la pilule du surcoût et des défauts de jeunesse, et par la menace de mise au ban des thermiques dans les agglomérations. Ce qui ne correspond à aucun modèle économique...

Car il y a des défauts de jeunesse, que la meilleure publicité est impuissante à camoufler.

L'insuffisance d'autonomie et les médiocre performances autoroutières sont les principaux défauts; si l'on ajoute l'incapacité à tirer une remorque, l'insuffisance des réseaux de charge, et la loterie des tarifs de rechargement des batteries sur le réseau public, point n'est besoin de davantage charger la mule pour comprendre que tout cela doit impérativement évoluer pour faire du VEB un outil adulte capable de remplacer le thermique autrement que par le biais d'un arrêt de mort réglementaire visant la concurrence du pétrole (voir notamment Euro 7 et les ZFE ).

Pour faire de la voiture électrique un substitut crédible à son homologue thermique il faut impérativement travailler dans deux directions : corriger les défauts actuels, et réduire les coûts.

Ce à quoi s'occupent activement les bureaux d'études qui sont parfaitement conscients que le marché ira vers celui ou ceux qui sauront proposer des véhicules du niveau auquel les consommateurs sont habitués .

Les moteurs électriques sont évidemment concernés au premier chef par l'amélioration du bilan coût-performances.

Hélas pour eux, il faut à la fois augmenter les performances et réduire les coûts.

La réduction des coûts passe, entre autres, par l'augmentation de la densité de puissance. Moins de matériaux, réduction du poids, amélioration du rendement énergétique, simplification des problèmes de refroidissement, augmentation de l'autonomie.

Mais en même temps il faut hausser les performances du véhicule au niveau du comportement autoroutier des thermiques actuels, même si ces performances ne sont pas réellement utiles, car elles sont encore un critère de choix pour la clientèle.

(Il faut une bonne dose d'abnégation pour accepter de rouler derrière les camions à 110-120 et passer une ou deux heures à recharger la batterie...)

Or aujourd'hui les voitures électriques moyennes sont impressionnantes à basse vitesse au niveau du couple et donc des accélérations, mais sur autoroutes leurs performances sont limitées.

Pour des raisons de simplicité, et donc de coût, le système de transmission ne dispose que d'un seul rapport et ne comporte pas d'embrayage.

Ce rapport unique est choisi pour obtenir de bonnes performances à basses et moyennes vitesses, mais ne permet pas les hautes vitesses car le régime moteur dépasserait les limites permises aujourd'hui ( au moins au niveau des coûts).

( Force centrifuge, échauffement, limite des roulements, courants de fuite, etc...).

Pour gérer ces limitations, deux voies sont possibles :

Disposer un deuxième rapport de boîte, mais avec comme conséquence une augmentation significative du coût, ce que l'on veut éviter au départ.

(Cette solution serait cependant techniquement la meilleure, mais acceptable seulement pour le haut de gamme. Signalons qu'il existe déjà des réalisations, soit à deux ( voire plus de deux) rapports , soit avec rapport variable ; nous les verrons sortir bientôt, peut-être ).

L'autre solution consiste à repousser les limites actuelles du régime moteur pour permettre d'atteindre le saint Graal psychologique des 200 km/h. Cela suppose de revoir la conception du moteur, rotor de petit diamètre, et surtout roulements appropriés, et augmentation du rendement à haut régime pour ne pas trop pénaliser l'autonomie.

Aujourd'hui, sur les électriques de Monsieur tout le monde, les régimes moteurs ne dépassent guère 12 à 14 000 tours/mn, ce qui est déjà respectable, mais totalement insuffisant pour le but recherché.

Il faut viser 20 000 tr/mn, avec l'objectif des 30 000 tr/mn.

(Ou mettre une boîte de vitesses...)

A de tels régimes les roulements « classiques » ne résistent pas.

Les fabricants de roulements ont développé des technologies capables de satisfaire ces nouveaux cahiers des charges.

( par exemple le « High-speed ball Bearing » 1,8 HSBB de SKF garanti pour un coefficient de vitesse de 1,8 M Ndm.

Le Ndm est l'unité égale au produit du régime max en tr/mn par le diamètre moyen du roulement en mm.

Soit 30 000 tr/mn pour un roulement de diamètres ext de 80mm et int de 40mm, semblable à ceux qui équipent la Tesla S aux extrémités du rotor).

Ces roulements sont les seules pièces tournantes du moteur proprement dit qui doivent supporter des régimes élevés; les autres roulements, qui concernent le premier réducteur et le réducteur de différentiel sont moins sollicités en régime mais supportent le couple.

Le prix de la compacité, des fortes puissances , et des régimes de rotation très élevés, est un dégagement de chaleur important qu'il faut évidemment évacuer, comme dans les moteurs thermiques.

La recherche de l'amélioration du rendement moteur ( et du rendement en général) a donc un double objectif : d'une part réduire l'échauffement et donc simplifier le design et améliorer la compacité, et d'autre part gagner en autonomie puisque l'énergie économisée est utilisée pour la propulsion.

Les roulements ont un grand rôle à jouer dans l'amélioration du rendement, et accessoirement dans la réduction du bruit.

D'autres paramètres sont importants pour les roulements de moteur électrique, en particulier la protection contre les courants de fuite généré par les hautes tensions et les forts courants à fréquences élevées et par leurs harmoniques dont les effets peuvent être destructeurs. Des matériaux céramiques doivent être utilisés pour éviter les détériorations des billes et des chemins de roulement par ces courants induits ( roulements hybrides).

Dans des conditions de forte sollicitation du moteur, typiquement sur autoroute à régime élevé, le

rendement n'est pas optimum; or le véhicule vendu pour certaines performances est censé fonctionner avec ces performances, même si elles ne sont pas utilisées régulièrement.

Par exemple un moteur de Tesla M3 « Standard », annoncé pour 240 kW, doit être capable de les fournir à son propriétaire dans les conditions du catalogue ; or le rendement à très haut régime n'est pas optimal pour diverses raisons, il est de l'ordre de 90%, il y aura donc 24 kW de chaleur dissipée par le moteur.

A laquelle viendra s'ajouter la chaleur dissipée par le convertisseur générateur de la tension d'alimentation à fréquence élevée, et celle du bloc réducteur.

Cette chaleur doit impérativement être évacuée par un système de refroidissement très efficace, par circulation d'un liquide spécial capable d'irriguer le stator, le rotor, et les roulements.

Toute perte de chaleur liée au rendement inférieur à 1 est une perte d'énergie qui se répercute automatiquement sur une baisse de l'autonomie du véhicule.

La chasse aux pertes de rendement d'un véhicule électrique est donc l'objet d'une préoccupation constante des bureaux d'études.

Cette chasse au trésor concerne également tous les autres éléments de la voiture : La batterie, le convertisseur, le train de roulement, les pneus, le Cx de la carrosserie, l'éclairage, la climatisation, les affichages, l'électronique de gestion moteur, la batterie, les communications, les consommateurs auxiliaires (vitres, sièges, centrales de sécurité et anti-vol, etc).

En fait c'est l'ensemble de la voiture qui est à « fignoler » au plan de la consommation d'énergie.

L'augmentation de la capacité spécifique des batteries et de leur capacité de stockage ne dispensera pas des travaux de réduction des pertes sur l'ensemble de la voiture, eu égard à la course aux 150 kWh nécessaires pour égaler l'autonomie des thermiques.

Les dix prochaines années seront donc riches en innovations, causes de dépréciation des modèles de deux ou trois ans, mais indispensables à l'établissement d'un standard compétitif permettant d'asseoir solidement la transition de la mobilité.

Réacteurs Nucléaires REP, ce fretting qui dérange.

4 Décembre 2021

Le bruit médiatique qui commence à se répandre au sujet de l'information sur la cuve des EPR de Taïshan, et donc de celle des autres EPR en construction, contient comme d'habitude une part de vrai et une part de suppositions.

Pour dissiper le brouillard qui masque la réalité du problème, il nous est apparu utile de diffuser un extrait d'un document de l'IRSN, dont on trouvera la référence ci-dessous.

(La lecture en est quelque peu ingrate, mais indispensable à celui qui souhaite savoir de quoi l'on parle ; Les autres passeront leur chemin...)

 « 28.3.2. Phénomène de fretting
 À la suite de pertes d’étanchéité de gaines constatées par l’évolution de la radioac-
tivité du fluide primaire du réacteur n° 3 de la centrale nucléaire de Cattenom (événe-
ment significatif déclaré en 2000 ) et d’autres survenues dans des réacteurs de
1 300 MWe , Électricité de France a mené des études pour identifier la cause de ces
défaillances qui ont, pour le seul réacteur n° 3 de la centrale de Cattenom, concerné
92 crayons.

 Les crayons non étanches appartenaient en quasi-totalité à des assemblages
qui venaient de subir un troisième cycle d’irradiation en gestion GEMMES, avec une
combustion massique moyenne des assemblages d’environ 49 GW/t. Une relaxation
sous irradiation des ressorts (en alliage dénommé Inconel ) de la grille inférieure
de certains assemblages (assemblages dénommés AFA 2GL et AFA 3GL, du concepteur
Framatome) a été mise en évidence ; elle conduisait à un phénomène d’usure vibratoire
puis au percement de gaines.

 Ce phénomène, dénommé fretting par Électricité de France, s’est révélé être un problème générique pour les réacteurs de 1 300 MWe (dont les assemblages sont plus longs d’environ 60 cm que ceux des réacteurs de 900 MWe)

Le même phénomène touchait également des assemblages des réacteurs américains . Il
montrait que la conception des assemblages n’était pas compatible avec l’augmentation
de la combustion massique du combustible visée dans la gestion GEMMES.
Les assemblages combustibles inétanches étaient localisés dans une couronne
intermédiaire du cœur où les débits transverses sont les plus importants au niveau
de la partie inférieure des assemblages. Électricité de France a déterminé un méca-
nisme permettant d’expliquer les dommages observés. Les phénomènes mis en jeu en
matière d’usure de crayons combustible sont de plusieurs types :
– le maintien des crayons dans les cellules des grilles,
– l’évolution des caractéristiques mécaniques des grilles sous irradiation,
– les écoulements transverses et la réponse vibratoire des crayons sous l’effet de
ces écoulements.
Électricité de France a considéré que les défauts constatés pouvaient résulter du
dépassement d’un seuil critique conduisant à une accélération du phénomène d’usure
par fretting, ce seuil dépendant, d’une part des efforts vibratoires d’origine thermo-
hydraulique, d’autre part de la perte du serrage des crayons dans les cellules des grilles
sous l’effet de l’irradiation (perte quasi complète en fin d’irradiation).
La solution apportée par le concepteur a consisté à ajouter une grille supplé-
mentaire au-dessus de la grille inférieure des assemblages combustibles de façon à
renforcer le maintien des crayons combustibles en partie basse des assemblages, tout
en assurant la compatibilité avec les autres assemblages combustibles présents dans
le cœur, notamment en termes de perte de charge et de maintien axial.

les exploitants américains (de BWR et de PWR) ont été confrontés à un état préoccupant de
leurs combustibles. Le pourcentage d’assemblages inétanches pouvait atteindre une fraction
significative des cœurs. Dans les années 1990, si la situation était globalement plus satisfai-
sante, des défauts étaient encore rencontrés, dus en grande partie au phénomène de fretting ou
à des débris, mais aussi à des dépôts ou des corrosions jugés responsables d’anomalies d’axial-
offset. En 1998, l’EPRI lança un vaste programme, initialement dénommé Robust Fuel Program
puis Fuel Reliability Program, visant à améliorer la situation en termes notamment d’exploitation
(moyens permettant de mieux déterminer l’origine des défauts de gainage, moyens de nettoyage
ultrasonore des crayons, optimisation de la chimie de l’eau du circuit primaire...). Parallèlement,
les fabricants poursuivaient l’amélioration de leurs combustibles (nouveaux alliages de gaines,
P-grid...). Pour ce qui concerne plus spécifiquement le combustible fabriqués par Westinghouse
(assemblages RFA), le lecteur pourra aussi consulter l’article intitulé « Westinghouse 17 x 17 RFA
Fuel Performance » (Westinghouse/ENUSA), congrès TopFuel, 2018.

Dans un premier temps, les organismes de sûreté ont estimé que, si l’ajout d’une
grille dans la partie basse des assemblages combustibles était de nature à apporter une
amélioration qualitative en réduisant le risque d’usure vibratoire des gaines, des incer-
titudes demeuraient sur le comportement des nouveaux assemblages en réacteur ,
ce qui ne permettait pas d’envisager, contrairement à la proposition de l’exploitant, un
déploiement de cette amélioration à l’ensemble des réacteurs de 1 300 MWe, notam-
ment dans le cadre de la gestion GEMMES ; l’introduction d’assemblages AFA 3GLr
a été autorisée à partir de 2002 dans quelques réacteurs, puis elle a été généralisée
à l’ensemble des réacteurs de 1 300 MWe lorsqu’un retour d’expérience satisfaisant a
été acquis.

Des usures et des percements de gaines par fretting ont également été constatés
sur des assemblages combustibles fournis par Westinghouse irradiés dans les
réacteurs de 1 300 MWe du parc électronucléaire français. Afin de remédier à ces
problèmes d’usure, Électricité de France a chargé progressivement dans les réacteurs
(y compris ceux de 900 MWe pour les assemblages combustibles utilisant l’alliage
Zirlo™) des assemblages fournis par Westinghouse munis d’une grille supplémentaire
en pied d’assemblage pour limiter le risque d’usure vibratoire des gaines (dénommée
P-grid).
Un grand nombre d’assemblages combustibles du parc électronucléaire disposent
donc dorénavant d’une grille supplémentaire en pied d’assemblage.
Etc... »

https://www.irsn.fr/FR/Larecherche/publications-documentation/collection-ouvrages-IRSN/Documents/Element%20s%C3%BBret%C3%A9%20REP%20chapitre%2028.pdf

Ce document permet de constater que le problème de comportement des crayons combustible n'est pas nouveau ; le « lanceur d'alerte » n'a rien découvert de nouveau en parlant de vibrations, Framatome et Westinghouse sont dessus depuis longtemps et les travaux sont menés avec le soutien du DOE.

Par ailleurs les travaux en question sont menés dans la plus grande transparence, l'extrait ci-dessus en témoigne puisque l'article complet est disponible sur le net.

L'affaire de Taïshan est le reflet d'un « état de l'art » en matière de technologie nucléaire. On peut positiver en constatant que l'incident n'a donné lieu à aucune pollution extérieure et qu'il a été traité comme il devait l'être, du moins à la sauce chinoise...

C'est une preuve de plus que le nucléaire ne peut pas être mis entre toutes les mains, la plus grande rigueur est de mise et les considérations financières doivent céder le pas devant les impératifs de sûreté.

C'est ce qui a été fait et c'est très bien ainsi.

Récupérer la chaleur des centrales nucléaires.

29 Novembre 2021

L'électricité nucléaire est produite par un système classique de turbine alimentée par de la vapeur d'eau portée à la bonne température et à la bonne pression dans une chaudière, selon les bons principes de Carnot.

A la différence des centrales classiques fonctionnant au bois, au Gaz, au Fuel ou au charbon, la chaudière nucléaire utilise un combustible moderne à base d'Uranium.

Le rendement énergétique n'est donc pas meilleur qu'avec les combustibles classiques, c'est-à-dire environ 35%.

Toutes ces centrales, y compris les électronucléaires, créent donc un très fort dégagement de chaleur qu'il est très profitable de récupérer pour d'autres usages ( Chauffage de locaux, de serres horticoles, autres...).

Ce qui est déjà réalisé classiquement dans certaines centrales électriques à cogénération, y compris nucléaires dans certains pays.

( Il y aurait de par le monde 74 réacteurs électronucléaires distribuant également de la chaleur)

Aujourd'hui, dans un contexte de grande disponibilité des énergies fossiles à un coût raisonnable (quoique...), il est beaucoup plus facile et moins coûteux d'obtenir de la chaleur à la bonne température et à la bonne pression grâce à des dispositifs à flamme utilisant des fossiles. Point n'est besoin alors d'aller s'immiscer dans une centrale nucléaire pour récupérer, à grands frais, une chaleur que l'on peut se procurer ailleurs facilement .

Mais ces heureux temps de l'énergie fossile disponible à gogo pour pas cher vont prendre fin.

il faut prendre conscience que, dans une ou deux décennies, les énergies fossiles commenceront à devenir inabordables et/ou seront lourdement taxées dans le contexte du réchauffement climatique.

La transition énergétique ne sera plus alors un sujet de discussions de salons, mais une contrainte à laquelle il faudra se plier, ou disparaître...

Tous les moyens de substitution seront alors sollicités pour garder la tête hors de l'eau et tenter de maintenir sur les rails une société désormais dépendante de l'énergie pour tous ses rouages, y compris les plus légers.

Aujourd'hui la seule source d'énergie décarbonée, disponible à la demande, pilotable, indépendante des conditions météo, et stockable au sens de l'AIE, est le Nucléaire.

( On peut reprocher beaucoup de choses au nucléaire, mais on ne peut contester ces qualités)

Les autres sources d'énergie décarbonée, éolien, solaire, hydraulique, sont dépendantes des conditions météo et ne sont pas stockables au sens de l'AIE 

Quant à la géothermie, elle n'est pas exploitable partout, loin s'en faut.

La biomasse (solide, liquide, ou gazeuse), dégage du CO2 dont le caractère recyclable est discutable .

La logique voudrait donc que l'on attelle le nucléaire et les renouvelables à la même charrette pour tenter de continuer d'avancer.

Mais le nucléaire fait peur et suscite une forte opposition en sorte qu'il est hasardeux aujourd'hui de l'inclure dans quelque prévision que ce soit au-delà de 2050.

Mais rien n'interdit d'en évaluer le potentiel.

La France produit annuellement 400 TWh d'électricité nucléaire, et dégage donc environ 1 100 TWh de chaleur qui sont aujourd'hui dissipés dans l'environnement en pure perte.

Chaleur décarbonée , faut-il le rappeler...

En récupérant le tiers de cette chaleur ( 360 TWh) il serait possible de satisfaire la quasi totalité des applications basses températures (inférieures à 150 °C) comme le chauffage urbain, l'agro industrie, les serres horticoles, etc ).

On pourrait alors (presque) aisément, avec un peu de renouvelables, se passer des combustibles fossiles.

C'est trop beau pour être vrai ?

Pas du tout, mais il y a quelques précautions à prendre et quelques aménagements à mettre en œuvre.

La valorisation de la chaleur des centrales nucléaires suppose l'existence de réseaux de chaleur suffisamment performants pour limiter les pertes en ligne et permettre ainsi de desservir des sites relativement distants.

( Les actuelles centrales nucléaires sont volontairement éloignées des centres urbains, mais cela peut changer avec les SMR)

Il existe déjà un certain nombre de réseaux de chaleur distribuée à partir d'une source spécifiquement dédiée ou en cogénération, mais très peu utilisent en cogénération de la chaleur issue d'un réacteur nucléaire.

Exploiter le gisement de chaleur du parc nucléaire présente un certains nombre de problèmes dans différents domaines :

- En premier lieu un risque de contamination du milieu extérieur à la centrale.

En effet, le principe de base qui prévaut dans la construction d'une centrale est celui du confinement de tous les facteurs possibles de pollution à l'intérieur d'une « enceinte de confinement ». Les effluents ( Gazeux, liquides, ou solides ) produits au cours de l'exploitation sont filtrés et stockés sous forme de déchets traités en tant que tels dans une filière spécialisée. Le but étant de ne laisser sortir que des effluents respectant les normes définies pour la protection de l'environnement, tenant compte de la dilution dans le milieu extérieur ( Atmosphère, fleuve, mer ).

Une éventuelle récupération de la chaleur suppose l'installation d'un échangeur et d'un système de canalisations (Aller- retour) vers l'extérieur ( réseau de chaleur).

Avant d'envoyer cette eau chaude vers des réseaux de distribution extérieurs, il est impératif de s'assurer de barrières supplémentaires interdisant l'exposition des utilisateurs à un risque d'irradiation par des éléments radioactifs résiduels.

La conception des installations doit donc comporter une succession d'échangeurs séparatifs.

( Un réseau de chaleur desservant des locaux tels que logements,centres urbains, écoles, hôpitaux, lieux publics, ne saurait accepter le moindre risque d'irradiation à travers son système de chauffage raccordé à une centrale nucléaire....)

-En second lieu, il n'y a pas de réseau de chaleur national unique comparable au réseau électrique.

Les réseaux de chaleur sont conçus pour valoriser la chaleur perdue d'une installation déterminée, et ont un caractère local ; il n'y a pas de réseau de chaleur national comme il existe un réseau électrique dans lequel les différents générateurs sont interconnectés.

Un réseau de chaleur est associé à un générateur et donc subit les interruptions dues à la maintenance et aux incidents éventuels de ce générateur.

Alors que le réseau électrique national interconnecté possède une capacité de réglage système transparent aux incidents qui peuvent se produire ici ou là.

Cette vulnérabilité des réseaux de chaleur aux arrêts imprévus ( ou pas ) suppose l'existence d'une solution de secours susceptible de grever lourdement les coûts de construction et d'exploitation.

De plus le caractère pilotable du réacteur nucléaire en fonction de la demande électrique n'est pas forcément compatible avec le besoin de chaleur du moment.

La récupération de la chaleur des réacteurs nucléaires reste donc une option énergétiquement très intéressante mais à condition évidemment que la technologie nucléaire soit elle-même reconduite le moment venu, c'est-à-dire au-delà de 2050.