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Nucléaire et hydrogène

  1. meteor31

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    octobre 2004
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    Re : Nucléaire et hydrogène

    Citation Envoyé par riovas
    Si j'ai bien compris le (ou l'un des) problème du nucléaire c'est son manque de souplesse : il ne s'adapte pas a la demande (et aux pic de consommation). Pour compléter on utilise des énergies fossiles.

    D'ou cette interrogation : pourquoi ne pas se servir de la chaleur et de l'électricité produite par les centrale nucléaire durant les heures creuses pour produire de l'hydrogène par électrolyse à partir d'eau? Hydrogène dont on se servirait pour produire de l'électricité pour pallier aux pics. Est-ce pour des problèmes de rendement, de stockage, d'infrastructure, de prix ou même d'environnement... ou est-ce que l'idée est totalement stupide ?
    bonjour

    je ne suis toujours pas convaincu par le manque de souplesse du nucléaire.
    Et quelle souplesse désire t'on exactement?
    A savoir combien de delta puissance (en % puissance nominale) et en comblen de temps?

    à plus

    -----

     


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  2. meteor31

    Date d'inscription
    octobre 2004
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    Muret(31)
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    895

    Re : Nucléaire et hydrogène

    pour compléter mon post précédent ,si je reprends mes anciens cours ,à partir de 30% de charge on peut monter la puissance de 15 MWe par minute.
    Les systèmes de régulation des PWR sont conçus pour que le réacteur puisse admettre des variations de charge en rampe de + ou - 5% de la puissance nominale par minute.
    Je pense donc qu'un PWR a une certaine souplesse compatible avec les pointes de conso.
    Que le parc nucléaire soit insuffisant (en tenant compte de la maintenance) en cas de pointe d'accord.
    Mais ce n'est pas une question de manque de souplesse c'est une question de manque de réacteurs.
    Enfin à mon avis .

    à plus
     

  3. Narduccio

    Date d'inscription
    octobre 2003
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    4 735

    Re : Nucléaire et hydrogène

    Citation Envoyé par meteor31
    Les systèmes de régulation des PWR sont conçus pour que le réacteur puisse admettre des variations de charge en rampe de + ou - 5% de la puissance nominale par minute.
    Il s'agit des limites admissibles; mais cela représente quand même pour les 42 400 MW de puissance installée en nucléaire une possibilitée de variation de 2120 MW instantané. Cela est vrai, si tous les réacteurs sont en réglage de fréquence en même temps. Or, pour réaliser des essais ou pour des problèmes d'usure du combustible, cela ne peut pas toujours être le cas.
    Mais, c'est surtout sur le plan économique que c'est peut rentable (production d'effluents qu'il convient de traiter). De plus, un réacteur qui subirait de trop grosses variations de manière continue se doit de rester un certain temp à puissance stable pour gommer les effets sur le combustible (ce qui réduit le nombre de réacteurs disponibles).
    Ensuite, la tendance est à la mise aux enchères des puissances de réglage, le RTE vendant ces plages aux mieux disants (les moins chers, et ce n'est pas le nucléaire ...)

    PS, il ne faut pas confondre électricité fournie en pointe et électricité de réglage. Prenons, le MW de pointe; il s'agit du dernier MW que l'on a besoin une fois dans l'année (mettons pendant une heure), vas-t-on investir une centrale nucléaire entière pour le produire ? Les équipements lourds, tel une centrale nucléaire demandent à fonctionner le plus longtemps possible. Tandis qu'un équipement demandant un investissement moins lourd est plus adapté à un fonctionnement réduit à quelques centaines d'heures par an, voire moins.
    Dernière modification par Narduccio ; 30/04/2005 à 23h50.
    "Une théorie n'est scientifique que si elle est réfutable". Karl Popper
     

  4. wizz

    Date d'inscription
    mars 2005
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    12 796

    Re : Nucléaire et hydrogène

    Les réacteurs nucléaires ont une souplesse d'utilisation très restreinte parce que cela va de sa durée de vie.
    A l'intérieur du réacteur s'y trouve de l'eau du circuit primaire sous haute pression. Cela crée une contrainte sur la structure. En mode de contrainte statique, la structure est largement surdimensionnée. Lorsqu'on fait varier la puissance du réacteur, la chaleur et donc la pression interne varie. La structure subit une mise en contrainte puis un relachement et ainsi de suite. Elle subit une contrainte cyclique.

    Voici un exemple facile à réaliser.
    Vous voulez couper un fil de fer sans la pince coupante. Ce fil a une résistance largement hors de votre portée. Alors vous allez la plier, une fois à gauche, une fois à droite, etc... Au bout d'un temps assez bref, le fil se rompt.
    C'est le phénomène de rupture à la fatigue.
    Pour les centrales nucléaires, c'est le même phénomène mais à une autre échelle.
     

  5. Narduccio

    Date d'inscription
    octobre 2003
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    Re : Nucléaire et hydrogène

    Citation Envoyé par wizz
    A l'intérieur du réacteur s'y trouve de l'eau du circuit primaire sous haute pression. Cela crée une contrainte sur la structure. En mode de contrainte statique, la structure est largement surdimensionnée. Lorsqu'on fait varier la puissance du réacteur, la chaleur et donc la pression interne varie. La structure subit une mise en contrainte puis un relachement et ainsi de suite. Elle subit une contrainte cyclique.
    Tu dois faire une petite erreur, les variations de pression induite par une baisse de + ou - 5% ne sont pas comptabilisée puisqu'elles n'engendrent pas de suffisamment de contraintes. D'autres, largement plus contraignantes, le sont. PS: la pression est régulée à environ 155 b durant tout le fonctionnement normal.
    Les variations de charges induisent des contraintes neutroniques sur le combustible et sont comptabilisées à ce titre. Ces contraintes obligent seulement à fonctionner ensuite hors régulation, toutes grappes hautes pendant une certaine durée => indisponibilité au suivi de puissance.
    "Une théorie n'est scientifique que si elle est réfutable". Karl Popper
     


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  6. wizz

    Date d'inscription
    mars 2005
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    Re : Nucléaire et hydrogène

    Citation Envoyé par Narduccio
    Tu dois faire une petite erreur, les variations de pression induite par une baisse de + ou - 5% ne sont pas comptabilisée puisqu'elles n'engendrent pas de suffisamment de contraintes. D'autres, largement plus contraignantes, le sont. PS: la pression est régulée à environ 155 b durant tout le fonctionnement normal.
    Les variations de charges induisent des contraintes neutroniques sur le combustible et sont comptabilisées à ce titre. Ces contraintes obligent seulement à fonctionner ensuite hors régulation, toutes grappes hautes pendant une certaine durée => indisponibilité au suivi de puissance.
    renseigne toi sur les contraintes à la fatigue.

    En mode constant, une structure est capable de résister à une contrainte très grande mais elle n'aime pas du tout les variations même mineure.
    Les hauts barages par exemple doivent résister à une pression énorme due à la hauteur de l'eau. Si on vide le réservoir, la "logique" dirait "chouette, une période de repos donc le barage durera plus longtemps". Or ce n'est pas le cas. Les exploitant évitent de les vider, et la raison n'est pas l'économie d'eau.

    Un exemple plus facile à expérimenter pour toi. Détermine la résistance en traction d'un fil de fer de 2mm de diamètre. Elle est enorme pour un homme. Cette force, tu es loin d'en posseder, juste une infime partie. Pourtant en le pliant et le dépliant successivement, tu parvient à le casser.
    Voilà.
    C'est facile à comprendre pour ceux qui ont fait de la RDM.
     

  7. moijdikssékool

    Date d'inscription
    décembre 2004
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    25, bzak
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    4 979

    Re : Nucléaire et hydrogène

    rdm ou pas, si tu tires sur ton fil et que tu fais varier l'effort +/-5%, ton fil va pas fatiguer d'avantage pour autant
    parceque, côté comparaison bidonnante, c'est sûr, si tu comprimes un oeuf sur sa tranche, il va te péter à la gueule mais pas si tu le comprimes sur son axe
     

  8. wizz

    Date d'inscription
    mars 2005
    Messages
    12 796

    Re : Nucléaire et hydrogène

    Citation Envoyé par moijdikssékool
    rdm ou pas, si tu tires sur ton fil et que tu fais varier l'effort +/-5%, ton fil va pas fatiguer d'avantage pour autant
    parceque, côté comparaison bidonnante, c'est sûr, si tu comprimes un oeuf sur sa tranche, il va te péter à la gueule mais pas si tu le comprimes sur son axe

    SCIENCE & VIE
    HORS SERIE N°225 DECEMBRE 2003
    PAGE 109&110
     

  9. moijdikssékool

    Date d'inscription
    décembre 2004
    Localisation
    25, bzak
    Messages
    4 979

    Re : Nucléaire et hydrogène

    ranapété de ton bouquin pourri
    je soulignes ta bête comparaison entre ton scoubidou et les "contraintes neutroniques"

    aucun rapport, mais alors n'importe quoi, nul
     

  10. meteor31

    Date d'inscription
    octobre 2004
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    Muret(31)
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    Re : Nucléaire et hydrogène

    Citation Envoyé par wizz
    Les réacteurs nucléaires ont une souplesse d'utilisation très restreinte parce que cela va de sa durée de vie.
    A l'intérieur du réacteur s'y trouve de l'eau du circuit primaire sous haute pression. Cela crée une contrainte sur la structure. En mode de contrainte statique, la structure est largement surdimensionnée. Lorsqu'on fait varier la puissance du réacteur, la chaleur et donc la pression interne varie. La structure subit une mise en contrainte puis un relachement et ainsi de suite. Elle subit une contrainte cyclique./....../C'est le phénomène de rupture à la fatigue.
    Pour les centrales nucléaires, c'est le même phénomène mais à une autre échelle.
    Je suis bien d'accord mais ce phénomène est valable aussi pour les centrales thermiques classiques.(avec certes moins de conséquences potentielles)
    Je pense tout de même que 5% de variation thermique en 1 minute provoquent des contraintes thermiques très faibles et le nombre de cycles avant dommages doit être énorme.
    Tu sais bien que la régulation de chaudières qu'elles soient classiques ou nucléaires ,ne "tire" jamais parfaitement droit.
    Des variations de +-0.5% de la consigne sont considérées comme correctes et pourtant elles se produisent en permanence pendant des années et donc provoquent des cycles certes infimes sur les organes soumis.
    Il n'est pas non plus question de faire varier en permanence la puissance du réacteur,tout cela se calcule en fonction des tolérances mécaniques des matériaux.
    De plus les réacteurs sont quelquefois arrêtés et il y a aussi des contraintes thermiques lors des opérations d'arrêt et de démarrage.
    Ces contraintes sont minimisées par le respect de "courbes" et de paliers de montée en puissance mais elles sont bien réelles.

    Concernant l'idée de faire de l'H2 pour absorber le surplus de puissance électrique ,cela suppose, outre le problème d'un rendement assez mauvais (de l'ordre de 40% au total par rapport à la puissance électrique?),de maintenir en permanence ,prêtes à répondre très rapidement ,des installations d'électrolyse,des stations de compression,etc...
    Tout cela n'est pas très souple non plus et demande au moins plusieurs heures pour monter en puissance.
    On ne me fera pas croire qu'on ne peut pas baisser la puissance d'un réacteur en quelques heures et de façon conséquente cette fois.
    En tous cas dans les limites de contraintes neutroniques ,dont parle Narduccio , ne nécessitant pas la mise "en manuel" du réacteur.
    A propos ,Narduccio,je sais bien que ce n'est pas aussi simple,mais pourrais-tu donner un ordre de grandeur de la vitesse de variation de puissance maximale tout en gardant la régulation en automatique?

    à plus
     

  11. moijdikssékool

    Date d'inscription
    décembre 2004
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    Re : Nucléaire et hydrogène

    Tout cela n'est pas très souple non plus et demande au moins plusieurs heures pour monter en puissance
    comme je l'ai dit dans le message 2, un réacteur nucléaire peut s'autogérer, quelque soit la montée en puissance
     

  12. Narduccio

    Date d'inscription
    octobre 2003
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    Re : Nucléaire et hydrogène

    Citation Envoyé par wizz
    renseigne toi sur les contraintes à la fatigue.
    Je connait les contraintes dues à la fatigue. On contrôle tout cela en permanence (il y a un service dont c'est la tâche) et on comptabilise donc les contraintes subie par les diverses structures du réacteur. Les variations contractuelles de charges sont dans le domaine normal d'exploitation; les contraintes sont très faibles voire inexistante et restent dans le domaine élastique. De plus, comme je le disais, la pression est régulé (donc pas de variation ou alors 0,1 à 0,2 bars) et la variation de température est faible (environ 2°). D'autres variations sont beaucoups plus contraignantes; par exemples celles subies lors des épreuves décennales, toutes les variations non contractuelles sont comptabilisées. Et les matériels régulièrement inspectés pour vérifier qu'ils sont toujours aptes à subir ces contraintes.
    Une partie de ces contraintes existent aussi sur les centrales thermiques classiques, comme le signale meteor 31, elles sont supérieures puisque une chaudière classique fonctionne plus haut en température et pression; mais ils n'ont pas l'effet fragilisant du rayonnement neutronique (comptabilisé lui aussi, et dont les effets sur les structures sont controlés grace à des éprouvettes placées dans la cuve à la mise en place de celle-ci).
    Donc, pour résumer, je t'assure que les contraintes de résistances de matériaux, mais aussi celles due au bombardement neutronique des structures n'entrent pas en ligne de compte tant que l'on reste dans les variations contractuelles de charge; les fameux + ou - 5% de Pn.
    Citation Envoyé par meteor31
    A propos ,Narduccio,je sais bien que ce n'est pas aussi simple,mais pourrais-tu donner un ordre de grandeur de la vitesse de variation de puissance maximale tout en gardant la régulation en automatique?
    Elle est supérieure à la variation contractuelle, c'est pour cela qu'il y a des limitations. En fait, il faut voir qu'il y a une inertie au niveau de la masse d'eau du réacteur (on ne régule pas la température autour d'un plage de + ou - 0,8°C) ceci pour éviter des effets de "pompages" de la régulation. Donc, l'on pourrait (si le réacteur se trouve à + 0,8°C, faire une variation de puissance qui entrainerait un reffroidissement jusqu'à -0,8°C sans qu'une régulation du réacteur n'entre en jeu (à part la régulation de pression du primaire). Coté secondaire, la turbine peut demander des variations très rapides limitées en amplitudes, quand l'Italie à plongée dans le black-out, nous avons eu une variation instantanée d'environ 70 MW (si ma mémoire est bonne), variation due à la variation de la fréquence du réseau. Mais nous sommes plus réellement dans du fonctionnement normal. La variation normale de charge pour un réacteur ayant déjà fonctionné plus de 72h à pleine puissance depuis sont rechargement est d'environ 40 MW/mn et les limitations sont dues à la turbine (il faut qu'elle puisse se dilater dans de bonnes conditions puisqu'elle travaille dans des conditions moins favorables en termes de RDM). Mais exceptionnellement, nous pouvons aller jusqu'à 200 MW/mn à la demande du réseau pour la sauvegarde de celui-ci, mais à ma connaissance, jamais le RTE ne s'est trouvé dans les conditions ou il aurait du nous demander cela.

    A Fessenheim, nous avons fait un essai spécial pour requalifier des protections, baisse d'urgence pendant 3 minutes à 200 MW/mn, ce qui a le plus "souffert" est la partie secondaire de l'instalation. Le réacteur à "encaissé" une variation de charge d'environ 5%, le reste étant pris par un circuit qui sert a amener directement la vapeur au condenseur pour que le réacteur n'encaisse pas des variation innacceptables, cette partie de l'installation prend jusqu'à 85% de la puissance disponible.
    Dernière modification par Narduccio ; 01/05/2005 à 12h13.
    "Une théorie n'est scientifique que si elle est réfutable". Karl Popper
     

  13. wizz

    Date d'inscription
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    Re : Nucléaire et hydrogène

    les pages concernées
    Images attachées
     

  14. meteor31

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    Re : Nucléaire et hydrogène

    Citation Envoyé par Narduccio
    La variation normale de charge pour un réacteur ayant déjà fonctionné plus de 72h à pleine puissance depuis sont rechargement est d'environ 40 MW/mn et les limitations sont dues à la turbine (il faut qu'elle puisse se dilater dans de bonnes conditions puisqu'elle travaille dans des conditions moins favorables en termes de RDM). Mais exceptionnellement, nous pouvons aller jusqu'à 200 MW/mn à la demande du réseau pour la sauvegarde de celui-ci, mais à ma connaissance, jamais le RTE ne s'est trouvé dans les conditions ou il aurait du nous demander cela.

    A Fessenheim, nous avons fait un essai spécial pour requalifier des protections, baisse d'urgence pendant 3 minutes à 200 MW/mn, ce qui a le plus "souffert" est la partie secondaire de l'instalation. Le réacteur à "encaissé" une variation de charge d'environ 5%, le reste étant pris par un circuit qui sert a amener directement la vapeur au condenseur pour que le réacteur n'encaisse pas des variation innacceptables, cette partie de l'installation prend jusqu'à 85% de la puissance disponible.
    Ok merci pour ta réponse Narduccio.
    Il y a tout de même globalement sur un parc de plusieurs dizaines de réacteurs une souplesse appréciable.

    à plus
     

  15. Narduccio

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    octobre 2003
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    Alsace
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    Re : Nucléaire et hydrogène

    Citation Envoyé par wizz
    les pages concernées
    Tu as du un peu mal interprêté ce qui est dit dans ces 2 pages.
    Ainsi, le premier chapitre qui commence en haut de la page 110:
    Le suivi de charge peut-il accélerer le vieillissement ? Oui, dans l'absolu. Mais EDF assure que la conception des centrales prévoyaient un certain nombre de transistoires et que le suivi de charge rentre dans cette enveloppe. C'est ce que confirme l'Autorité de sûreté nucléaire.
    correspond très bien à l'objet de notre débat. le fonctionnement normal, contractuel d'une centrale, fait l'objet d'un cahier des charges entre EDF et le RTE. Dans ce cahier de charge sont définis des transitoires normaux d'exploitation, suivi du réseau hors périodes exceptionnelles entre autre, il y a aussi la capacité de régulation qu'EDf peut normallement mettre au service du réseau. il y a aussi des transitoires exceptionnels, "step de 10% en instantané, variations rapides, variations d'urgence (les + ou - 200 MW/minute pendant une minute), et l'ilotage qui est le plus grand transitoire contractuel. L'ilotage est lorsque par suite d'un défaut sur le réseau une centrale se retrouve isolée et voit donc sa capacité passer de 100% à environ 30MW. Le suivi de charge fait partie (comme le signale S&V) de l'enveloppe des transitoires n'ayant aucune conséquence sur la durée de vie de la centrale; du moins pour une durée de fonctionnement inférieure à 40 ans. Les américains auraient prouvé à leurs autorités de sureté qu'en échange de certaines modifications, les réacteurs peuvent tenir 60 ans; en france nous n'en sommes pas encore là. L'ilotage et les transitoires exceptionnels sont eux comptabilisés puisqu'ils peuvent influer sur la durée de vie. J'ai plus les chiffres en tête, mais ils sont clairement définis pour chacun d'entre eux; admettons pour exemple que ce chiffre soit 100 (je ne dit pas que c'est la cas; puisque je ne me souviens pas exactement combien sait). Lors du 100ème ilotage, la centrale concernée n'aurait plus le droit de fonctionner, sachant qu'il y a 1 ilotage par cycle qui est réalisé au titre des essais; pour une centrale espérant fonctionner 40 ans, il en reste donc 60 de disponibles; le réseau étant actuellement de bonne qualité; nous en avons moins de 2 ou 3 par décennies, il y a donc de quoi voir venir ...
    Ce qui permet à EDF d'être sur de son fait est les suivis fait au cours de la vie de la centrale et les inspections lors des arrêts. Un des réacteurs fut aussi équipé de jauges de contrainte pendant un cycle entier et pour les épreuves décenales ont en utilise aussi. Ceci à permis de vérifier que les structures de la centrale vieillissent moins vite que prévus (ce qui permet d'affirmer que les marges prises pour les calculs étaient bien conservatoires).
    Bien entendu, la fatigue globale de l'installation est prise en compte. L'ASN n'autorisera pas EDF à faire fonctionner un réacteur qui aurais dépassé la fatigue enveloppe ou qui s'en approcherait. Elle pourrait accepter, moyennant la prise en compte de diverses contraintes - puissance limitée, fonctionnement obligatoire en base ...
    Il est aussi évident que le fonctionnement en régulation de charge fatigue plus l'installation que le fonctionnement en base. Ce qui pourrait être pris en compte si EDF demandait à dépasser les 40 ans (comme les américains), il y aurait alors surement des limitations. Et ces limitations pourraient être mises en place avant d'atteindre les 40 ans. En gros, si EDF veut faire durer ces réacteurs, elle pourrait imposer à certains de ceux-ci un fonctionnement hors régulation de charge pour les économiser dans l'optiques de les garder disponibles à ce fonctionnement dans une autre phase de leur vie.
    "Une théorie n'est scientifique que si elle est réfutable". Karl Popper
     


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