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Le concept RBMK

Le cœur d'un réacteur RBMK est donc constitué de blocs de graphite, c'est le modérateur qui va ralentir les neutrons produits par la fission de l'uranium. C'est évidemment une structure énorme, grande comme une maison.

Cette masse de graphite est percée de 1661 trous verticaux dans lesquels vont être insérés les tubes de pression, d'environ 9 centimètres (3.5 pouces) de diamètre, contenant l'uranium et qui conduiront l'eau de refroidissement sous une pression de 70 kg/cm² (1000 psi) du bas du réacteur vers le haut. Cette eau, chargée de refroidir les tubes et le graphite, sortira bouillante par le haut des tubes et fournira la vapeur pour actionner les turbines.

Dans chaque tube de pression, l'uranium est contenu dans 18 barres d'environ 13 millimètres (0,5 pouce) de diamètre. La hauteur du cœur est de 6,5 mètres (21 pieds).

La structure de graphite est enfermée dans une cuve en acier d'un diamètre d'environ 13 mètres (42 pieds). Un mélange d'hélium et d'azote est injecté pour augmenter la qualité du transfert calorique entre le graphite et les tubes de pression et peut-être aussi pour réduire l'oxydation du graphite.

A l'extérieur, autour du cœur est construit un bâtiment, destiné seulement à éviter les fuites radioactives. Ce bâtiment de béton contient des écrans de sable et d'eau pour absorber les radiations. Le problème du graphite est qu'il atteint une température d'environ 700 °C (1.300 °F) dans le réacteur en fonctionnement. A cette température le graphite est rougeoyant et il ne s'enflamme pas parce qu'un gaz neutre (hélium/azote) est envoyé en permanence. Mais si de l'air (donc de l'oxygène) venait à pénétrer dans l'enceinte, il s'enflammerait.  

Schéma fonctionnel d'un réacteur RBMK

(Il y a deux ensembles identiques dans un réacteur)

Le cœur du réacteur est coiffé d'une dalle de béton pesant environ 1.000 tonnes. Sous la partie inférieure de cette dalle sont fixés les extrémités supérieures de tous les tubes de pression.

Dans un réacteur RBMK, il y a deux boucles de pression séparées alimentant chacune une turbine placée dans un bâtiment à côté du réacteur. A Tchernobyl, les réacteurs RBMK 1000 produisaient chacun 925 MW d'énergie.

Ces réacteurs RBMK ne disposaient pas d'une enceinte de confinement complète. Les tuyaux situés sous le réacteur étaient placés dans ce que les soviétiques appelaient les boîtes anti-fuite. Ces boîtes étaient reliées à une vaste piscine située sous l'ensemble du bâtiment. Cette piscine servait à piéger la vapeur et les particules radioactives si un des tubes de pression ou une tuyauterie se brisait. Mais toutes les tuyauteries supérieures n'étaient protégées que par un bâtiment industriel standard. Si un tuyau supérieur venait à se briser, il en résulterait un échappement de vapeur radioactive dont l'importance ne dépendrait que de la vitesse à laquelle les systèmes d'arrêt d'urgence stopperaient le réacteur.

L'accident de la centrale nucléaire de Three Mile Island, en 1979, confirma au monde entier qu'une enceinte de confinement était nécessaire à la sécurité d'une centrale nucléaire. Les premiers réacteurs RBMK, tels ceux de la centrale de Leningrad, ne disposaient même pas d'une enceinte de confinement partielle.

Mais le RBMK est énorme, le bâtiment est très grand, environ 71  mètres de haut, et réaliser une enceinte de confinement comme sur les réacteurs américains coûterait très cher. Aussi, les Soviétiques ont continué de faire confiance aux systèmes de sécurité de leurs centrales, plutôt que d'investir dans la sécurité passive d'un confinement de qualité.

Apparemment, dans le système soviétique, les vies humaines coûtent moins cher que le matériel. Qu'importe puisque le principe essentiel du communisme est de ne jamais commettre d'erreur !

La combinaison d'un modérateur en graphite et d'un refroidissement par de l'eau n'existe dans aucun autre réacteur. Cette conception fait que le réacteur devient instable à faible puissance et cela se confirma lors de l'accident de Tchernobyl. Cette instabilité était principalement due à la conception des barres de contrôles et au coefficient positif de vide (positive void coefficient).

Un coefficient positif de vide a pour conséquence d'augmenter la puissance du réacteur. Si la quantité d'eau bouillante augmente, les bulles générées dans l'eau bouillante diminuent le pouvoir de modération de l'eau.  Et une boucle s'amorce, l'eau bout, le réacteur augmente sa puissance, l'eau bout davantage et ainsi de suite.

Les réacteurs RBMK ont un coefficient positif de  vide élevé parce qu'ils fonctionnent avec le l'uranium peu enrichi et qu'ils utilisent aussi de l'eau légère au lieu d'eau lourde.


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