Article de référence | Réf : BN3215 v1

Conception et évolutions
Réacteurs RBMK

Auteur(s) : Daniel BASTIEN

Date de publication : 10 janv. 2000

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  • Daniel BASTIEN : Ingénieur du Conservatoire national des arts et métiers - Ancien de la Direction des réacteurs nucléaires du Commissariat à l’énergie atomique (CEA)

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INTRODUCTION

Les réacteurs RBMK (Reactor Bolshoï Moshchnosti Kalani, ce qui signifie réacteur de forte puissance à canaux) sont des réacteurs à tubes de force, refroidis à l’eau ordinaire bouillante. De conception soviétique, ils n’avaient pas été exportés dans les pays satellites de l’ex-URSS et ce n’est qu’à la suite de l’éclatement de cette puissance, en 1990, qu’ils se sont retrouvés répartis dans trois pays indépendants : la Russie, l’Ukraine et la Lituanie.

À l’origine, ce type de réacteur a été conçu pour la production de plutonium à des fins militaires. Le renouvellement des combustibles pendant le fonctionnement du réacteur, justifié par le nombre important de canaux qu’il serait trop pénalisant de manutentionner à l’arrêt, se prête bien à ce type de production. Ce programme militaire était important puisque pas moins de six réacteurs de ce type ont été construits dont quatre sont encore en service (tableau A).

La faible puissance, et donc la taille, des réacteurs militaires a ensuite été extrapolée pour en faire une application électrogène civile, d’une puissance électrique de 1 000 MW, puis 1 500 MW.

Dans les années 1970, le concept du réacteur RBMK était connu à l’Ouest. Cependant, les relations avec l’ex-URSS, isolée derrière son « rideau de fer », restaient sur un plan trop général, en particulier dans un domaine aussi sensible que celui du nucléaire, pour avoir une idée exacte des caractéristiques techniques des RBMK. Tout au plus, savions-nous que ce réacteur à eau bouillante (donc sans circuit secondaire et, en particulier, sans générateurs de vapeur), à tubes de force (donc sans cuve primaire) faisait appel pour sa construction à une industrie classique. En contrepartie de ces avantages, la modération neutronique réalisée par du graphite et, dans une moindre mesure, par l’eau de refroidissement, pouvait conduire dans certaines conditions de fonctionnement à un coefficient de vide très positif.

Il aura fallu la catastrophe de Chernobyl survenue le 26 avril 1986 et la pression de l’opinion internationale, pour contraindre l’URSS à lever un coin du voile sur des données plus précises. Après avoir prétendu à une totale responsabilité de l’équipe d’exploitation au lendemain de l’accident, l’URSS a dû admettre que la conception des RBMK comportait un certain nombre de faiblesses et d’insuffisances auxquelles il était indispensable de remédier.

L’éclatement de l’ex-URSS a grandement favorisé l’échange d’informations, d’autant plus que les difficultés économiques qui s’en sont suivies ont conduit la Russie à se tourner de plus en plus vers l’aide internationale qui lui était offerte. La contrepartie était une obligation de transparence, même si parfois celle-ci est apparue un peu opaque aux yeux des experts des pays de l’Ouest qui se sont intéressés à ce sujet.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bn3215


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1. Conception et évolutions

On pourra se reporter à la référence .

1.1 Conception

Le premier réacteur électrogène de 1 000 MW, dont le principe de fonctionnement général est donné figure 1, a été mis en service commercial à Leningrad en 1973. Il était le premier exemplaire d’une série de six réacteurs dont la construction avait été annoncée par l’URSS lors de la 4e conférence de Genève en 1971.

La conception est directement issue des réacteurs militaires soviétiques, le nombre de canaux (de l’ordre de 1700) ayant été multiplié pour obtenir la puissance voulue. Chacun de ces canaux, constitué par un tube de force, représente une fraction du circuit primaire au niveau du cœur. Il doit donc résister à la pression (70 bar) et à la température de sortie (284 C).

Chaque canal contient deux éléments combustibles accouplés qui sont chargés et déchargés ensemble par une machine de manutention pendant le fonctionnement du réacteur. Le refroidissement des combustibles est assuré par une circulation ascendante d’eau ordinaire, qui s’échauffe à leur contact jusqu’à la température de saturation avec une vaporisation partielle. Le titre de vapeur à la sortie est de l’ordre de 15 %.

Les tubes de forces sont soudés à la partie inférieure et à la partie supérieure à des plaques tubulaires qui, avec une virole cylindrique périphérique, forment la cavité cœur. Cette cavité contient le modérateur qui est constitué par un empilement de briques en graphite de section carrée, dans lesquelles est ménagé un trou axial permettant le passage du tube de force.

La cavité cœur, étanche, contient un mélange de gaz neutres (He-N2) pour améliorer le refroidissement de l’empilement tout en évitant la corrosion du graphite. Un léger balayage permet de détecter d’éventuelles fuites de vapeur au niveau des...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - DOLLEZHAL (N.A.), EMEL’YANOV (I.YA.) -   Réacteur nucléaire de puissance à tubes de force.  -  Atomizdat, Moscow 1980.

  • (2) -   *  -  Rapport de sûreté du réacteur Smolensk 3. 1993.

  • (3) - ALMENAS (K.), KALIATKA (A.), USPURAS (E.) -   Ignalina RBMK 1500.  -  A source book, Lithuanian Energy Institute, Kaunas 1994.

  • (4) -   L’accident et la sûreté des réacteurs de la filière RBMK.  -  GRS 129, Berlin, févr. 1996.

  • (5) -   General regulation for nuclear power plant safety.  -  URSS - OPB 88, Moscow 1989.

  • (6) -   Multiple pressure tube rupture in channel type reactor.  -  IAEA/EBP/RBMK 02, Vienna, août 1995.

  • ...

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