BILAN DE PUISSANCE D'UNE CENTRALE NUCLEAIRE
La structure d'une centrale nucléaire de type PWR (Pressurized Water Réactor :
réacteur à eau sous pression) est représenté ... 1- Etude du circuit primaire.
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BILAN DE PUISSANCE DUNE CENTRALE NUCLEAIRE.
La structure dune centrale nucléaire de type PWR (Pressurized Water Réactor : réacteur à eau sous pression) est représenté ci-dessous.
A lintérieur du réacteur, dans la cuve, luranium 235 est le siège dune réaction nucléaire : la fission. Il sagit de casser le noyau dun atome lourd (uranium 235) pour obtenir plusieurs noyaux datomes plus légers en libérant une quantité importante de chaleur. En effet la fission de 1 kg duranium dégage autant de chaleur que si on brûlait 2500 tonnes de charbon.
Cette chaleur doit être évacuée en permanence de la cuve du réacteur par la circulation dun fluide (eau sous pression) qui constitue le circuit primaire.
Cette chaleur est ensuite fournie à un circuit secondaire composée deau. Cette eau se transforme en vapeur dans léchangeur, puis elle est utilisée pour faire tourner la turbine. La turbine entraîne à son tour lalternateur qui produit lénergie électrique.
Etude du circuit primaire.
Le circuit primaire permet de prélever sur la cuve du réacteur une puissance thermique de 2785 MW et de la fournir au circuit secondaire. Pour maintenir le réacteur dans des conditions dexploitation convenable, il est nécessaire de faire circuler en permanence leau sous pression par lintermédiaire de 3 pompes primaires dune puissance électrique de 5400 kW chacune. La pression de leau du circuit primaire est maintenue constante en lui fournissant au niveau du pressuriseur une puissance électrique de chauffe de 1440 kW.
En déduire la puissance totale absorbée par linstallation du circuit primaire.
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La puissance utile de linstallation primaire est la puissance transmise au secondaire. Représenter alors le bilan de puissance de linstallation du circuit primaire sous la forme dun schéma-bloc en indiquant les puissances entrantes et sortantes.
En déduire la puissance perdue lors de ce transfert de puissance.
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En déduire le rendement de linstallation du circuit primaire : Puissance fournie au circuit secondaire par rapport à la puissance totale absorbée par linstallation du circuit primaire.
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Etude du circuit secondaire.
Le circuit secondaire reçoit grâce à léchangeur, une puissance thermique de 2793 MW de la part du circuit primaire. Leau du circuit secondaire se transforme alors en vapeur et entraîne la turbine qui fournit une puissance mécanique de 953 MW sur larbre de lalternateur. Le condenseur permet dévacuer le reste de la puissance non transformée vers lextérieur. La puissance électrique totale des pompes permettant la circulation de leau dans le circuit secondaire et de leau de refroidissement du condenseur est de 16,4 MW.
En déduire la puissance totale absorbée par linstallation du circuit secondaire.
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La puissance utile de linstallation secondaire est la puissance mécanique sur larbre de lalternateur. Représenter alors le bilan de puissance de linstallation du circuit secondaire sous la forme dun schéma-bloc en indiquant les puissances entrantes et sortantes.
En déduire la puissance perdue lors de cette transformation de puissance.
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En déduire le rendement de linstallation du circuit secondaire : Puissance mécanique sur larbre de lalternateur par rapport à la puissance totale absorbée par linstallation du circuit secondaire.
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Etude de lalternateur.
Lalternateur reçoit une puissance mécanique de 953,1 MW de la turbine, pour la transformer en puissance électrique avec un rendement de 98 %.
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Représenter le bilan de puissance de lalternateur sous la forme dun schéma-bloc en indiquant les puissances entrantes et sortantes.
En déduire la puissance électrique totale fournie par lalternateur.
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En déduire la puissance perdue lors de cette transformation.
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En réalité, seule une puissance de 900 MW sera transmise au réseau électrique. Le reste étant utilisé dans la centrale nucléaire elle-même. Calculer le pourcentage de la puissance électrique utilisée par la centrale par rapport à la puissance électrique totale produite.
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Bilan global.
A partir des indications précédentes, compléter le schéma-bloc ci-dessous représentant le bilan de puissance de la centrale en indiquant :
la nature de la puissance correspondant à chaque type de flèche :
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la valeur de la puissance échangée (entrante ou sortante) correspondant à chaque flèche.
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En déduire les valeurs de :
la puissance PA absorbée (entrante) par la centrale.
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la puissance utile PU de la centrale.
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la puissance totale perdue ( pertes.
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En déduire le rendement de la centrale nucléaire.
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Stage réforme 1ère STI 2002-Académie dAix-Marseille
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