Centrales nucléaires - J`apprends l`énergie

LES CENTRALES NUCLEAIRES
FONCTIONNEMENT
PRODUCTION
TRANSPORT / DISTRIBUTION
ENVIRONNEMENT
ENJEUX SOCIO-ECONOMIQUES
FONCTIONNEMENT
Une centrale nucléaire permet de produire de très grandes quantités d’électricité, en utilisant l’énergie nucléaire
contenue dans l’atome d’uranium 235. Une centrale nucléaire est tout simplement une centrale thermique :
il s’agit de faire bouillir de l’eau grâce à un combustible. Cette énergie thermique permet d’obtenir une énergie
mécanique, qui sera convertie en énergie électrique par le couple turbine-alternateur.
Dans cette filière, c’est le Réacteur à Eau Pressurisée (REP) qui est le plus utilisé dans le monde. En France, 58
réacteurs à eau pressurisée produisent autour de 75% de l’électricité consommée.
L’EPR (European Pressurized water Reactor) est un réacteur à eau pressurisée de troisième génération. A partir
d’une même quantité de combustible, il produit plus d’électricité.
Comment ça marche
La chaleur (énergie thermique) est produite par la fission des noyaux d’uranium 235 contenus dans le
combustible.
La fission est l’explosion d’un noyau d’uranium. Elle provoque la fission des noyaux voisins, ce qui produit une
réaction en chaîne qui libère une énorme quantité d’énergie. Propulsés à grande vitesse par l’explosion (20 000
km/s), les produits de fission provoquent la montée en température du combustible.
Dans les réacteurs REP, la réaction en chaîne chauffe l’eau d’un circuit primaire fermé, empêchée de bouillir et
maintenue à l’état liquide par un pressuriseur.
Cette eau très chaude amène l’eau d’un circuit secondaire à ébullition, et produit la vapeur qui entraîne le
turboalternateur pour produire l’électricité.
A la sortie, cette vapeur est refroidie et retransformée en eau, avant d’être ramenée dans le réacteur pour être
à nouveau transformée en vapeur. Pour refroidir la vapeur, on utilise un condenseur, refroidi lui-même par de
l’eau de mer ou de rivière circulant dans un troisième circuit, ou par de l’air frais s’engouffrant dans les tours
aéroréfrigérantes.
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PRODUCTION
Puissance produite
La puissance délivrée par un réacteur REP va de 900 à 1450 MW.
La puissance du réacteur EPR sera de 1600 MW.
Contraintes géographiques
Le refroidissement de la vapeur dans le condenseur nécessite des quantités d’eau importantes. De même
lorsqu’on arrête la réaction en chaîne pour des raisons de maintenance ou en cas d’alerte, il faut refroidir les
combustibles et faire circuler de l’eau de refroidissement. C’est la raison pour laquelle on implante généralement
les centrales nucléaires au bord de l’eau (mer ou fleuve).
Exploitation
Pour des raisons techniques, il est très difficile d’arrêter la réaction en chaîne, et cela endommage le
combustible.
On ne peut donc pas arrêter la centrale pour ajuster la production à la demande, mais seulement en cas
d’absolue nécessité (maintenance ou risque d’accident).
La centrale nucléaire est utilisée en base.
Sa production est généralement ajustable entre 60 à 100% de sa puissance.
TRANSPORT / DISTRIBUTION
Tension produite
</h2>
A partir de l’énergie mécanique fournie par la turbine, l’alternateur produit un courant alternatif.
Raccordement
La tension est élevée par un transformateur en sortie de centrale, pour rejoindre le réseau de transport en haute et
très haute tension.
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ENVIRONNEMENT
Ressources
L’uranium 235 est un minerai qui s’est formé lors des supernovae qui ont précédé la formation du système solaire.
Il n’est pas renouvelable. Les réserves connues sont d’environ 70 ans, à consommation constante, et sur la base
des réacteurs actuels. Avec les réacteurs de 4ème génération (surgénération), qui permettent d’extraire beaucoup
plus d’énergie du combustible, ces réserves seraient suffisantes pour des milliers d’années.
La répartition des ressources d’uranium est très différente de celle des énergies fossiles. L’Australie détient le quart
des réserves prouvées, le Kazakhstan et l’Amérique du Nord en détiennent chacun de l’ordre de 17%.
Pollution
L’avantage du nucléaire, c’est qu’il permet une production continue de grandes quantités d’électricité, tout en
n’émettant que très peu de CO2. L’inconvénient, c’est qu’il produit des déchets radioactifs dangereux (uranium
appauvri, plutonium, MOX), qui doivent être isolés pour des centaines d’années, voire des millénaires. On ne
connaît pas à l’heure actuelle la solution pour les éliminer totalement.
Impacts sur la santé et la biodiversité
L’extraction et la concentration de l’uranium peuvent causer des rejets atmosphériques de gaz radioactifs
(radon), et des poussières à l’origine de cancers du poumon, ainsi que des rejets polluants pour les nappes
phréatiques.
L’uranium 235 présente :
• une toxicité chimique : il fait partie des métaux lourds, poisons pour l’organisme
• une toxicité radiologique : peu radioactif, mais tout dépend de la dose, de la durée et du mode (interne ou
externe) de l’exposition
Les déchets radioactifs à vie longue représentent le principal enjeu de gestion des déchets nucléaires (par
exemple le polonium, qui est un poison chimique dont la durée de vie est de 24 000 ans).
Solutions pour limiter les impacts
Le contrôle strict des conditions d’extraction, de transformation, et de transport de l’uranium doit être
amélioré pour limiter les impacts sur l’environnement et la santé des travailleurs. La destruction des déchets à
haute activité, plutôt que leur stockage, est le prochain défi à relever. Enfin, la filière nucléaire nécessite un niveau
de sûreté exceptionnel, qui doit encore être amélioré. Si le risque d’accident est faible, les conséquences sur
l’environnement et sur les populations sont désastreuses lorsqu’il se produit.
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ENJEUX SOCIO-ÉCONOMIQUES
Impacts socio-économiques
La filière nucléaire dispose d’atouts de taille :
• Elle produit de grandes quantités d’électricité, répondant à une demande qui ne cesse de croître, à un coût
très compétitif.
• Elle produit l’électricité sans utiliser de ressources fossiles en voie d’épuisement, et sans émettre de CO2, ce
qui dans un contexte de réchauffement climatique confère un avantage important.
Le revers de la médaille, c’est que cette puissance formidable pose des problèmes de sûreté :
• La gestion des déchets toxiques à vie longue : à ce jour, ni le stockage ni le retraitement n’offrent de
solutions totalement satisfaisantes sur le plan environnemental.
• Les stress-tests des centrales françaises menés suite à l’accident de Fukushima : ils ont révélé la nécessité
d’investir de 5 à 10 milliards d’euros pour remettre l’ensemble du parc aux normes, ce qui influera sur les
coûts de production.
• Les incidents ou accidents qui surviennent régulièrement dans les installations nucléaires : pas toujours
relayés par les médias, ils suscitent des doutes sur la transparence des autorités sur la sûreté nucléaire.
• La mauvaise acceptation du public des risques d’accidents, qui, s’ils sont rares, peuvent être
catastrophiques.
Perspectives d’avenir
• L’EPR (3 ème génération de réacteurs) : en utilisant le MOX (combustible recyclé, à base de plutonium et
d’uranium appauvri), il réduit de 15 à 30% les déchets radioactifs, et sa sûreté est améliorée.
• Le surgénérateur (4ème génération), ou réacteur à neutrons rapides : il utilise la totalité de l’uranium sans
nécessiter d’enrichissement, et permet de détruire les déchets à vie longue des générations précédentes
(cycle Uranium/Plutonium).Un autre système de combustible est envisagé, le thorium 232-uranium 233.
Le thorium présente l’avantage d’être trois à quatre fois plus abondant que l’uranium sur la terre avec une
bonne répartition.
• La fusion nucléaire : la fusion est la source d’énergie des étoiles. Le projet international Iter tente de mettre
au point ce “soleil miniature”. En cas de succès, la faisabilité industrielle de la fusion nucléaire pourra être
étudiée, mais pas avant 2040-2050, et il faudra attendre 2100 pour une production à grande échelle.
Certaines organisations anti-nucléaires contestent cependant la réalité des bénéfices environnementaux
à attendre de ces nouvelles technologies. Elles mettent en avant les coûts financiers exorbitants pour le
développement de ces projets, et la dangerosité accrue.
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