Le réacteur AP1000 est un réacteur nucléaire de troisième génération, de type réacteur à eau pressurisée (REP), d'une puissance électrique nette d'environ . Il est développé par l'entreprise américaine Westinghouse . Le premier AP1000 connecté au réseau est celui de Sanmen-1 en Chine le .
Depuis , six réacteurs AP1000 sont en exploitation commerciale : deux à la centrale nucléaire de Sanmen en Chine, deux à la centrale nucléaire d'Haiyang en Chine, et deux à la centrale nucléaire de Vogtle aux États-Unis. Plusieurs AP1000 sont en projets en Bulgarie, en Pologne, et en Ukraine.
Une version sinisée de l'AP1000 dénommé CAP1000 (pour -AP1000) est développée par l'entreprise chinoise de production d'électricité (SPIC). Parallèlement une version du CAP1000 de plus forte puissance est aussi conçue en Chine : le CAP1400 (ou Guohe One) de . En 2025, huit CAP1000 et un CAP1400 sont en cours de construction en Chine, ainsi qu'un CAP1400 en pré-exploitation.
Enfin, Westinghouse développe l'AP300 : un petit réacteur modulaire (dit PRM ou SMR en anglais) de à partir du concept de l'AP1000.
Historique En , une première certification est accordée par l’autorité de sûreté nucléaire américaine (NRC) pour la conception de l'AP1000, mais en , sa version modifiée fait encore l'objet d'évaluation de sûreté nucléaire« États-Unis, L'AP1000 (modifié) proche de la certification », EnerPress, brève , 12 août 2011, . (depuis 2004AP1000 Public Safety and Licensing, Westinghouse, (consulté ) ; Archive 2007-08-07.), en vue d'une éventuelle certification de la part de la NRC. Il constitue une amélioration de l'AP600, plus puissante à occupation du sol égale, l'AP600 étant présenté depuis son origine (vers 1985) comme un concept révolutionnaire qui n'a pas trouvé depuis d'application concrète.
La NRC a entre-temps mis en question le confinement du réacteur de l'AP1000 face à de graves événements extérieurs tels que tremblements de terre, ouragans ou collisions d'avions. À la suite des remarques de la commission, Westinghouse a modifié la conception du réacteur. En , un ingénieur américain consultant dans le domaine du nucléaire, Arnold Gundersen, a également critiqué la conception du confinement de l'AP1000, estimant que la corrosion de l'acier de confinement, en cas d'accident, pourrait libérer des produits ou rayonnements ionisants dans l'environnement, au-delà des normes de la NRC, hypothèse rejetée par Westinghouse qui argue que l'épaisseur d'acier a été renforcée et que la corrosion devrait être détectée lors des inspections de routine« Containment insufficient for DBA, engineer claims » (« confinement insuffisante pour l'AP1000, affirme un ingénieur »), Nuclear Engineering International, 29 avril 2010.Matthew L. Wald. Critics Challenge Safety of New Reactor Design, The New York Times, 22 avril 2010..
Le , la Commission de réglementation nucléaire des États-Unis () a indiqué dans un communiqué avoir autorisé pour quinze ans la dernière version du réacteur AP1000, sous licence du fabricant américain Westinghouse, estimant qu'elle remplissait ses exigences en matière de sécurité. Deux producteurs d'électricité du sud-est du pays, Southern Company et SCE&G (filiale de ), qui veulent bâtir des centrales en Caroline du Sud et en Géorgie, ont déjà annoncé avoir retenu ce modèle... Quatre exemplaires de l'AP1000 sont déjà en construction en Chine depuis 2009.. En 2013, la Chine fait de ce modèle le principal d'une nouvelle série de constructions de « » avec six unités prévues contre seulement deux sur le modèle local ACP1000..
En 2017, les retards et les dépassements de couts de construction des deux réacteurs aux États-Unis participe à la faillite de Westinghouse..
Le premier réacteur AP1000 à diverger le , puis à se connecter au réseau le est celui de Sanmen 1 en ChineSanmen 1: Le premier AP1000 au monde produit de l’électricité, nuklearforum, 2 juillet 2018..
En , quatre réacteurs Westinghouse AP1000 sont en service commercial à Haiyang et Sanmen en Chine. Le réacteur AP1000 de Vogtle 3 aux États-Unis, a été couplé au réseau en ., et l’unité 4 en . Une étude du Massachusetts Institute of Technology (MIT) estime le coût d’investissement pour Vogtle 3 et 4 à . Selon cette étude, le coût du prochain AP1000 aux États-Unis devrait être de et de pour la unité suivante (vers 2045), déployée en série. L'AP1000 construit en série serait donc compétitif par rapport aux SMRMalgré des retards sur les têtes de série, le MIT confirme la compétitivité des AP 1000 aux États-Unis, SFEN, 22 avril 2022..
En , selon son PDG Patrick Fragman, Westinghouse compte six réacteurs AP1000 en exploitation, deux aux États-Unis et quatre en Chine, 12 en développement en Chine et cinq en Europe de l'Est (trois en Pologne et deux en Bulgarie). Il espère obtenir de nouveaux projets AP1000 Sharon Wajsbrot, Nucléaire : « La France et les Etats-Unis pourraient davantage collaborer », plaide Westinghouse, Les Échos, 16 mars 2025..
Conception vignette|Vue d'artiste d'une tranche AP1000 standard.|alt=Croquis 3D
L'AP1000 est un réacteur à eau pressurisée prévu pour produire 1154 MWeT.L. Schulz Westinghouse AP1000 advanced passive plant ; Nuclear Engineering and Design ; Volume 236, Issues 14–16, August 2006, Pages 1547–1557; International Conference on Nuclear Energy, International Conference on Nuclear Energy, ScienceDirect, consulté 2008-01-21.Tom Murphy ; New Reactor Designs, Article summarizes nuclear reactor designs that are either available or anticipated to become available in the United States by 2030 ; Energy Information Administration (EIA) ; 2008-01-21.. Ce type de réacteur présente une conception organisée autour d'une sûreté ne présentant pas d'appel à des équipements actifs (pompes, vannes) et donc ne nécessitant pas d'alimentation électrique de secours pendant les 72 premières heures suivant un éventuel accident.
Le design du réacteur vise à en réduire les coûts par l'utilisation de technologies éprouvées et une simplification et réduction du nombre de composants (tuyaux, vannes, etc.) et du volume des protections antisismiques (dans le premier projet). Par rapport à son prédécesseur de conception Westinghouse, l'AP1000 vise une réduction de. : 50 % pour les vannes de sécurité ; 35 % pour les pompes ; 80 % tuyauteries liées à la sécurité ; 85 % câbles des systèmes de commande ; 45 % volume de construction antisismique.
Ce réacteur a un design qui le rend beaucoup plus compact que les autres REP, et qui permet de n'utiliser pour sa construction qu'un cinquième du béton et des ferraillages structurels utilisés pour d’autres modèles de REP.
Évolutions de l'AP1000 par rapport aux réacteurs REP antérieurs
Différences en matière de sûreté Selon ses concepteurs, l'AP1000 est conçu pour résister à une perte de refroidissement du cœur ou de la piscine de désactivationWestinghouse, Animations explicatives, produites par Westinghouse, consulté 2013-03-16., que ce soit par défaut d'alimentation électrique ou par rupture de tuyauteries.
Une cheminée draine vers l'atmosphère l'air chaud accumulé autour du confinement d'acier, et des évents périphériques permettent l'entrée d'air frais. Sur le toit du réacteur, une réserve annulaire d'eau permet un refroidissement d'urgence, avec écoulement gravitaire (système passif de refroidissement), l'ensemble pouvant selon le concepteur stabiliser le réacteur en 36 h et assurer son refroidissement durant 72h, sans aucune intervention humaine et même en cas de défaillance des groupes électrogènes de secours.
Au-delà des 72 h, le refroidissement d'urgence sera maintenu si les réservoirs d'eau de l'enceinte de confinement sont à nouveau remplis.
En cas de défaillance de ce système passif de refroidissement, l'opérateur dispose encore d'un ultime recours : il peut encore ouvrir une vanne qui va inonder la cuve par gravité, permettant d'éviter le percement de cette dernière. Un réservoir spécifique est réservé pour cette manœuvre.
Un système un peu similaire (réservoir d'eau associé à la piscine selon le principe des vases communicants) permet durant quelques dizaines d'heures supplémentaires de refroidir la piscine de désactivation destinée au stockage provisoire de combustible du cœur ou d'anciens combustibles usés.
Évacuation passive en convection naturelle de la puissance résiduelle du cœur Le fonctionnement en circulation naturelle du circuit primaire en vue de l'évacuation de la puissance résiduelle - donc en l'absence d'électricité- est assuré de façon très simple par le cheminement à pente continue des boucles primaires (absence de points hauts sur la ligne autres que les épingles des GV où on ne peut guère faire autrement) et la disposition à une altitude plus élevée que la cuve des boites à eau primaires des générateurs de vapeurDisposition similaire dans son principe à celle envisagée pour le projet - avorté - VVER 640.. Ce fonctionnement du circuit primaire en thermosiphon est similaire à celui des autres réacteurs à eau pressurisée.
Injection de sécurité directement en cuve Par différence avec les conceptions antérieures WestinghouseD'autres constructeurs, par exemple Babcok&Wilcox, ont depuis l'origine une conception "directe" plus logique a priori. les lignes d'injections de sécurité de l'AP 1000 vont directement vers la cuve et non point dans les boucles en portion froide. Cette disposition élimine un cas assez évident de mode communLes vannes et actionneurs correspondants sont présentées par Westinghouse, peut-être un peu abusivement, comme une économie -il s'agit plutôt d'un non gaspillage dans le cas d'espèce- par rapport à ses propres conceptions antérieures qui contiennent de toute façon un mode commun critiquable. en cas de brèche survenant dans une boucle ou une ligne connectée qui rend par le fait la ligne d'injection associée indisponible.
Rétention du corium en cuve Par différence avec l'option prise par différents constructeurs l'option retenue pour l'AP1000 est la rétention en cuve d'un corium formé au moyen de : la prévention par l'évacuation entièrement passive de la puissance résiduelle permettant de réduire le risque résiduel "corium" le noyage du puits de cuve en ultime secours La démonstration de la validité de cette option, séduisante et cohérente avec le retour d'expérience concernant les REP, reste cependant à établir et faire accepter par les autorités de sûreté des pays concernés.
Instrumentation cœur sous cuve
La conception de l'AP 1000 / AP 600, comme celle de l'EPR, élimine les traversées d'instrumentation sous cuve qui représentent une complexité importante de la conception des internes cuve et un risque permanent de fuite au niveau inférieur de la cuve. .
Boucles et pompes primaires principales
Boucles primaires principales - Nombre et implantation des pompes primaires
Technologie des pompes primaires Les pompes primaires principales de l'AP1000 sont prévues être de conception moteur asynchrone "à rotor noyé" et étanchéité totale ce qui constitue en matière de maintenance et de protection radiologique une avancée, puisque la fuite permanente au niveau de la garniture de l'arbre des pompes en usage sur les REP antérieurs de grande puissance se trouve éliminée. Westinghouse revient à ses conceptions anciennes puisque par exemple la centrale de Chooz A (en démantèlement avancé) de était équipée de 4 pompes de ce type.
La puissance électrique consommée à froid est réduite par adoption d'une vitesse de rotation moindre dès lors que la température primaire est basse.
Générateurs de vapeur - Nombre et puissance unitaire vignette|Cuve et générateurs de vapeur.|alt=croquis 3D montrant l'arrangement du circuit primaire