Article

1 - PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

2 - ÉTAT DE LA TECHNIQUE

3 - DIMENSIONNEMENT

4 - CONSTRUCTION, IMPLANTATION, MISE EN SERVICE ET EXPLOITATION

5 - CONCLUSION

  • 5.1 - Performances et optimisation
  • 5.2 - Aspect environnemental

Article de référence | Réf : BE8942 v1

Réfrigérants atmosphériques. Tours aéroréfrigérantes indirectes

Auteur(s) : Renaud FEIDT

Relu et validé le 21 mars 2017

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RÉSUMÉ

Les réfrigérants atmosphériques sont aujourd’hui les plus répandus pour le refroidissement de fortes puissances. Dans le cas des centrales électriques nucléaires, ces tours aéroréfrigérantes sont du type indirect avec confinement par rapport au circuit de refroidissement secondaire. La construction et la conception d'une tour aéroréfrigérante nécessitent des compétences et des qualifications spécifiques, afin d’englober tous les aspects concernés, mécaniques et thermiques, génie civil, techniques de dimensionnement et de construction. Au préalable à son exploitation, la conduite d’essai s de validation des caractéristiques est obligatoire, ainsi que la mise en place de consignes de sécurité, d’entretien et de surveillance. De plus, les réfrigérants de forte puissance font maintenant l'objet de nombreux aménagements pour limiter leur impact sur l'environnement.

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ABSTRACT

Cooling towers - Indirect cooling towers

Cooling towers are currently the most widely used for cooling large power supplies. In the case of nuclear electric plants, they are indirect cooling towers. The building and design of a cooling tower require specific competences and qualifications in order to encompass every aspect concerned i.e. mechanical and technical aspects, civil engineering, dimensioning and building techniques. Prior to its operation, it is obligatory to carry out tests in order to validate the characteristics as well as implement safety, maintenance and surveillance instructions. Furthermore, high power cooling systems are currently being subjected to further developments in order to limit their impact on the environment.

Auteur(s)

  • Renaud FEIDT : Ingénieur thermique énergétique, Polytech Nantes - Directeur installation – Région Ouest – Johnson Controls Services et Solutions

INTRODUCTION

Apartir des années 1970, la construction de plusieurs centrales électriques de forte puissance en France a constitué une avancée technologique majeure encore reconnue à ce jour.

Les centrales électriques nucléaires, mais aussi thermiques classiques, mettent en jeux des échanges thermiques considérables en rapport avec leur puissance pouvant aller jusqu'à 1 300 MW pour un réacteur nucléaire. En considérant un rendement moyen de 33 %, la chaleur rejetée par un réacteur est donc au maximum de 2 600 MW.

Pour pouvoir évacuer cette quantité de chaleur, une première solution envisageable a été d'utiliser un refroidissement par eau de rivière. Pour une centrale nucléaire de 4 réacteurs de 900 MW, le débit total d'eau nécessaire à un refroidissement de 6 K (ΔT admissible pour ce type d'application) est de l'ordre de 35 m3/s par réacteur, soit 140 m3/s au total.

Il est malheureusement presque toujours impossible d'envisager ce mode de refroidissement sans risquer un échauffement trop important de l'eau des fleuves et des rivières. Par exemple, la puissance électrique totale installée à ce jour le long de la Loire est de 11 600 MW, le débit total d'eau de refroidissement à puiser dans le fleuve serait donc de 450 m3/s ce qui est supérieur à son débit normal moyen.

D'autres solutions de refroidissement ont donc été envisagées telles que l'utilisation d'eau de mer ou l'utilisation de l'air qui sont les deux puits froids les plus importants du milieu ambiant. Du fait des contraintes d'implantation et d'exploitation de l'eau de mer, les réfrigérants atmosphériques sont aujourd'hui les plus répandus pour le refroidissement de fortes puissances. Pour assurer la sûreté de fonctionnement, ceux utilisés pour refroidir les centrales électriques nucléaires sont de type indirect avec confinement par rapport au circuit de refroidissement secondaire. Entre un refroidissement à eau perdue et un réfrigérant atmosphérique humide, système le plus répandu, l'économie d'eau réalisée est estimée à 90 % de la quantité totale d'eau de circulation. En effet, l'appoint d'eau de rivière qui compense la quantité d'eau évaporée est alors de l'ordre de 2 à 4 m3/s pour un réacteur de 900 MW.

Dans ce dossier, nous décrirons, pour les réfrigérants atmosphériques indirects de forte puissance aussi couramment appelés tours aéroréfrigérantes indirectes :

  • le principe de fonctionnement ;

  • l'état de la technique ;

  • les principes de dimensionnement et de construction ;

  • des conseils de mise en service et d'exploitation.

Pour les autres types de réfrigérants atmosphériques, le lecteur peut se référer aux dossiers [BE 8 940] « Réfrigérants atmosphériques, aéroréfrigérants directs secs » et [BE 8 941] « Refrigérants atmosphériques, aérocondenseurs ».

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-be8942


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - CAUDRON (L.) -   Les réfrigérants atmosphériques industriels.  -  Collection de la Direction des Études et Recherches d'Électricité de France, Eyrolles (1991).

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

  • Réfrigérants atmosphériques, aéroréfrigérants directs secs.

  • Réfrigérants atmosphériques, aérocondenseurs directs.

NORMES

  • Tours de refroidissement. Essais de réception (Classe A) - AFNOR NF X 10-251 - 12-74

  • Tours de refroidissement à tirage mécanique. Essais sur le site (Classe B) - AFNOR NF X 10-252 - 12-80

  • Specification for water cooling tower - BSI 4485 - 1969

  • Leistungsversuche an Kühlturmen - EV DIN 6.59 - 1947

1 Réglementation

Loi no 64.1245 (décembre 1964) : autorisation de prélèvements et de déversement d'eau.

Décret no 73.218 (février 1973) : enquête commodo et in commodo/loi no 64-1245.

Arrêtés d'application du décret 73.218 (13 mai 1975).

Circulaire no 75.114 (2 juillet 1975) : procédure de révision d'autorisation en cas de pollution accidentelle de l'eau.

Circulaire d'application du décret 73.218 (14 juillet 1977).

Arrêté (20 novembre 1979) : conditions techniques générales d'autorisation.

Décret 2004-1331 (1er décembre 2004) : rubrique 2921 – installations classées protection environnement (ICPE).

Loi no 76.629 (10 juillet 1976) : protection de la nature.

Décret no 77.1141 (12 octobre 1977) : décret d'application de la loi no 76.629.

Loi no 76.663 (19 juillet 1976) : installations classées pour la protection de l'environnement.

Décret no 77.1133 (21 septembre 1977) : décret d'application de la loi no 76.663.

Loi no 76.629 (10 juillet 1976) : protection de la nature.

Décret no 77.1141 (12 octobre 1977) : décret d'application de la loi no 76.629.

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