Présentation générale

Comme l'a montré le panorama présenté dans la première partie du cours, ce sont les cycles à vapeur qui sont utilisés dans le plus grand nombre de types de réacteurs nucléaires. Nous commençons donc par l'étude des variantes de ces cycles.

Pédagogie mise en œuvre

La deuxième partie du cours, rappelons-le, s'est limitée à l'étude des cycles simples et a introduit les notions essentielles de thermodynamique de manière contextualisée afin de leur donner du sens et de faciliter ainsi leur compréhension.

Une fois ces cycles simples bien compris, il devient possible d'étudier les cycles plus complexes, ce qui est effectué dans les troisième et quatrième parties du cours.

Dans celle-ci, nous montrons aux apprenants comment ils peuvent utiliser les puissants outils introduits dans la première partie pour améliorer les performances des centrales à vapeur.

Le principe directeur de ces analyses est la réduction des irréversibilités, une attention particulière étant portée à celles qui résultent des écarts de température avec les sources externes et lors des régénérations internes. De plus, l'intérêt des compressions et des détentes étagées est mis en évidence chaque fois que possible.

Dans ce contexte, les analyses exergétiques présentent un grand intérêt, car elles permettent de quantifier les irréversibilités. C'est pourquoi nous présentons de nombreux bilans exergétiques des cycles étudiés, l'accent étant mis sur l'interprétation de leurs résultats plutôt que sur la théorie sous-jacente. Leur obtention est grandement facilitée par l'utilisation des structures productives, de sorte que l'utilisation des bilans exergétiques se fait sans difficulté particulière.

L'utilisation du simulateur se fait essentiellement dans les troisième et quatrième parties sous forme d'une vingtaine d'explorations dirigées de modèles existants.

Pour réduire les difficultés liées à l'utilisation du progiciel, les apprenants ne bâtissent la plupart du temps pas par eux-mêmes les modèles, mais explorent et paramètrent des modèles déjà construits.

Le scénario est présenté dans un navigateur particulier capable d'émuler Thermoptim, qui propose différentes activités, comme de retrouver des valeurs dans les écrans du simulateur, le reparamétrer pour effectuer des analyses de sensibilité... Des explications contextuelles sont données progressivement.

On s'assure ainsi que les apprenants ne perdent pas de temps sur des erreurs de manipulation qui ne présentent pas d'intérêt pédagogique, ce qui est essentiel si on veut que leur travail puisse être réalisé dans le temps imparti. Les risques d'erreur diminuent ainsi considérablement, et, si elles surviennent, ils n'ont qu'à réinitialiser le navigateur en rechargeant les fichiers dont ils disposent.

Ultérieurement, si un apprenant est amené à construire par lui-même des modèles avec Thermoptim, il le fera avec beaucoup plus de facilité s'il a procédé à ces explorations dirigées car il se sera familiarisé avec les écrans du progiciel. Il trouvera toutes les explications nécessaires sur la manière de bâtir des modèles soit dans la documentation du progiciel soit dans les cours en ligne proposés dans le portail Thermoptim-UNIT.

Les deux modules de la troisième partie sont détaillés dans les pages ci-dessous.