Contribution à l’optimisation du couplage des réacteurs nucléaires aux procédés de dessalement

Résumé :

Ce travail porte sur la modélisation, la simulation et l'optimisation du couplage entre les réacteurs nucléaires, de type réacteur à eau sous pression et réacteur haute température modulaire, et les procédés de dessalement de type distillation à effets multiples et osmose inverse.

Les concepts de réacteurs considérés dans cette étude sont PWR (Pressurized Water Reactor) et GTMHR (Gas Turbine Modular Helium Reactor). Les procédés de dessalement retenus sont MED (Multi Effect Distillation) et SWRO (Sea Water Reverse Osmosis).

Ces configurations couplées n'ont pas fait l'objet d'études poussées jusqu’à présent.

Un outil logiciel EXCELEES de modélisation thermodynamique des systèmes couplés, basé sur le solveur d'équations algébriques EES (Engineering Equation Solver), a été développé.

Des modèles des systèmes de conversion d'énergie et des procédés de dessalement membranaires et à base de distillation ont été développés. Basés sur le premier et le deuxième principes de la thermodynamique, ces modèles ont permis de déterminer le point de fonctionnement optimal des systèmes couplés.

L'analyse thermodynamique a été complétée par une première évaluation économique. Basée sur l'utilisation de l'outil logiciel DEEP de l'Agence Internationale à l'Energie Atomique, cette évaluation a confirmé l'intérêt d'utiliser ce type de réacteurs pour le dessalement.

Un outil de modélisation des procédés thermiques de dessalement en régime dynamique a été également développé. Cet outil a été appliqué à l’étude de la dynamique d’une installation existante et a donné des résultats satisfaisants.

Une première vérification de sûreté a été enfin effectuée. Les transitoires pouvant mettre en péril le système intégré ont été identifiés. Un ensemble de mesures visant à consolider la sûreté ont été proposés.