LE FONCTIONNEMENT DES CENTRALES NUCLEAIRES

Sommaire:Sommaire:

1.Introduction1.Introduction2.Histoire2.Histoire3.Uranium3.Uranium4.Fission nucléaire4.Fission nucléaire5.Fonctionnement d’une centrale nucléaire5.Fonctionnement d’une centrale nucléaire6.Inconvénients6.Inconvénients7.Avantages7.Avantages8.Conclusion8.Conclusion

1. INTRODUCTION

La production mondiale d’électricité dans le monde par le nucléaire est de 16 %. La principale source d’énergie électrique dans le monde reste le thermique à flamme, ce qui est mauvais pour l’atmosphère (émissions de CO2). Le 16 mai 2007, 437 réacteurs nucléaires sont en fonctionnement dans le monde. Trente centrales sont en cours de construction, soit un gain de 6 %. Le nucléaire est une énergie en développement dans le monde, tout particulièrement en Asie.

Le nucléaire chinois ne produit pour le moment que 2 % de son Le nucléaire chinois ne produit pour le moment que 2 % de son électricité (les centrales au charbon sont massivement utilisées). électricité (les centrales au charbon sont massivement utilisées). Mais le nucléaire chinois est en phase de développement intensif. Mais le nucléaire chinois est en phase de développement intensif. Ainsi, en plus de ses onze réacteurs opérationnels, quatre sont en Ainsi, en plus de ses onze réacteurs opérationnels, quatre sont en construction et onze autres plannifiés pour le reste de l’année construction et onze autres plannifiés pour le reste de l’année 2007.2007. La centrale nucléaire la plus proche de notre domicile est la La centrale nucléaire la plus proche de notre domicile est la centrale nucléaire du Bugey, sur la commune de Saint-Vulbas (01). centrale nucléaire du Bugey, sur la commune de Saint-Vulbas (01). Ce site nucléaire occupe une superficie de 100 hectares (plusieurs Ce site nucléaire occupe une superficie de 100 hectares (plusieurs problèmes ont eu lieu en raison de la canicule de 2003).problèmes ont eu lieu en raison de la canicule de 2003).

2.HISTOIRE

Le 27 juin 1954, la première centrale nucléaire civile fut Le 27 juin 1954, la première centrale nucléaire civile fut connectée au réseau électrique à Obninsk en Union soviétique, connectée au réseau électrique à Obninsk en Union soviétique, avec une puissance de production électrique de 5 Mégawatts. avec une puissance de production électrique de 5 Mégawatts. En 1956, plusieurs centrales nucléaires furent aménagées en En 1956, plusieurs centrales nucléaires furent aménagées en France, en Angleterre et aux États-Unis. En 1957, les travaux de France, en Angleterre et aux États-Unis. En 1957, les travaux de construction du premier réacteur à un usage civile en France construction du premier réacteur à un usage civile en France (EDF1) démarrèrent à la centrale nucléaire de Chinon.(EDF1) démarrèrent à la centrale nucléaire de Chinon.

La puissance nucléaire mondiale a augmenté La puissance nucléaire mondiale a augmenté rapidement au fil des années, s’élevant à plus de 1 Gigawatt rapidement au fil des années, s’élevant à plus de 1 Gigawatt (GW) en 1960. Dès 1970 elle atteint les 100 GW et à la fin des (GW) en 1960. Dès 1970 elle atteint les 100 GW et à la fin des années 1980, les 300 GW. Depuis, la capacité a augmenté années 1980, les 300 GW. Depuis, la capacité a augmenté beaucoup plus lentement, allant jusqu’à 366 GW en 2005. Entre beaucoup plus lentement, allant jusqu’à 366 GW en 2005. Entre 1970 et 1990 étaient rajoutés plus de 5 GW par an. 1970 et 1990 étaient rajoutés plus de 5 GW par an.

Plus des deux tiers des centrales nucléaires commandées après janvier 1970 ont été annulés. Pour cause : les coûts économiques croissants, dus aux durées de construction de plus en plus longues, ont rendu le nucléaire moins compétitif dans les années 1980 et 1990. Par ailleurs, dans certains pays les risques d’accidents nucléaires et les problèmes des déchets radioactifs, ont conduit certains pays à renoncer à l’énergie nucléaire.

3.URANIUM

• A l'état pur, l'uranium solide est un métal radioactif gris et blanc (voire argenté) qui rappelle la couleur du nickel. Il est dur et très dense. De plus, l'uranium est l'atome le plus lourd (qui contient le plus de nucléons) présent naturellement sur la Terre.

Après son extraction, le minerai d’uranium est broyé, traité, affiné et dans certain cas, enrichi avant de servir à la fabrication de combustible nucléaire.

L’exploitation de l’uranium comporte certains atouts, comme les revenus de l’exportation et la création d’emplois. Cependant, les effets négatifs de l’exploitation sur l’environnement, l’économie et la santé l’emportent sur ses avantages.

L’uranium est dangereux, lorsqu’il se désintègre, il émet de l’énergie et se transforme en substances diverses qui se désintègrent à leur tour en produisant de l’énergie radioactive. Ces matières émettent des radiations de faible intensité capables de pénétrer les cellules et de modifier les molécules nécessaires à un fonctionnement normal. C'est ce qui pose le risque le plus important pour la santé.

4.Fission nucléaire• Une centrale nucléaire est avant tout une centrale thermique.

• Il s'agit de transformer une énergie calorifique (chaleur) libérée par le combustible (uranium enrichi) en énergie mécanique (mise en mouvement d'une turbine), puis en énergie électrique (grâce à un alternateur). Dans une centrale thermique classique, la chaleur provient de la combustion du charbon ou du fioul. Dans une centrale nucléaire, elle provient de la fission de l'uranium.

• La principe de la fission :• Un noyau d'uranium 235 est bombardé par un neutron. Ce choc va rendre le noyau

d'U 235 instable qui va se rompre en deux nouveaux noyaux : c'est la fission. Cette réaction libère beaucoup d'énergie sous forme de chaleur. De nouveaux éléments apparaissent, on les appelle "produit de fission". En plus de ces éléments, des neutrons sont libérés.

Les neutrons libérés vont pour la plupart aller frapper d'autres noyaux d'uranium qui, à leur tour, vont se rompre en libérant d'autres neutrons : c'est la réaction en chaîne.

5.LE FONCTIONNEMENT D’UNE CENTRALE NUCLEAIRE

A/ Description

Une centrale nucléaire regroupe l’ensemble des installations permettant la production d’électricité. Elle comprend plusieurs tranches,

chaque tranche correspondant à un groupe d’installation conçu pour fournir une puissance électrique donnée ( 900Mwe; 1300MWe….).

Une tranche comprend généralement : Le bâtiment réacteur, une enceinte étanche qui contient le réacteur nucléaire, les générateurs de vapeur (3 ou 4 selon la génération), un

préssuriseur, une partie d’un circuit d’eau secondaire et le circuit d’eau primaire.

• le bâtiment salle des machines, qui contient principalement : le bâtiment salle des machines, qui contient principalement :

une ligne d'arbre comprenant les différents étages de la turbine à vapeur, une ligne d'arbre comprenant les différents étages de la turbine à vapeur, l‘alternateur et le condenseur.l‘alternateur et le condenseur.

• Des bâtiments annexes qui contiennent notamment des Des bâtiments annexes qui contiennent notamment des installations diverses nécessaires au fonctionnement du réacteur installations diverses nécessaires au fonctionnement du réacteur nucléaire et à la maintenance des générateurs diesel de secours; nucléaire et à la maintenance des générateurs diesel de secours;

• Un aéroréfrigérant atmosphérique, ou simplement une station de Un aéroréfrigérant atmosphérique, ou simplement une station de pompage pour les tranches dont le refroidissement utilise l'eau de pompage pour les tranches dont le refroidissement utilise l'eau de mer ou de rivière. mer ou de rivière.

• Les autres installations de la centrale électrique comprennent :Les autres installations de la centrale électrique comprennent :• Un ou plusieurs postes électriques permettant la connexion au Un ou plusieurs postes électriques permettant la connexion au

réseau électrique par l'intermédiaire d'une ou plusieurs lignes à réseau électrique par l'intermédiaire d'une ou plusieurs lignes à haute tension électrique, ainsi qu'une interconnexion limitée entre haute tension électrique, ainsi qu'une interconnexion limitée entre tranches; tranches;

• Un bâtiment administratif....Un bâtiment administratif....

Centrale

Centrale de Bugey

B/ Fonctionnement

L’uranium est enfermé à l’intérieur de gaines métalliques étanches. L’uranium est enfermé à l’intérieur de gaines métalliques étanches. C’est dans ces gaines que se produit la fission d’uranium. L'eau dans le C’est dans ces gaines que se produit la fission d’uranium. L'eau dans le coeur se réchauffe au contact de ces éléments combustibles. Cette eau, coeur se réchauffe au contact de ces éléments combustibles. Cette eau, à la sortie de la cuve, cède sa chaleur à l'eau d'un second circuit, par à la sortie de la cuve, cède sa chaleur à l'eau d'un second circuit, par l'intermédiaire d'un générateur de vapeur. Une fois refroidie, elle retourne l'intermédiaire d'un générateur de vapeur. Une fois refroidie, elle retourne dans le coeur à l'aide d'une pompe. Cette eau est chauffée à 320°C et est dans le coeur à l'aide d'une pompe. Cette eau est chauffée à 320°C et est maintenue à une pression de 155 atmosphères afin de rester à l'état maintenue à une pression de 155 atmosphères afin de rester à l'état liquide.liquide. Dans le générateur de vapeur, l'eau du circuit secondaire se Dans le générateur de vapeur, l'eau du circuit secondaire se transforme en vapeur au contact des tubes parcourus par l'eau à 320° du transforme en vapeur au contact des tubes parcourus par l'eau à 320° du circuit primaire. Cette vapeur fait tourner une turbine qui entraîne un circuit primaire. Cette vapeur fait tourner une turbine qui entraîne un alternateur. A la sortie de la turbine, la vapeur se transforme en eau dans alternateur. A la sortie de la turbine, la vapeur se transforme en eau dans le condenseur, avant d'être renvoyée au générateur de vapeur. De l'eau le condenseur, avant d'être renvoyée au générateur de vapeur. De l'eau en provenance de l'aéroréfrigérant traverse le condenseur par des en provenance de l'aéroréfrigérant traverse le condenseur par des milliers de tubes. La vapeur en provenance de la turbine se condense au milliers de tubes. La vapeur en provenance de la turbine se condense au contact de ces tubes froids. L'eau contenue dans ces tubes va se contact de ces tubes froids. L'eau contenue dans ces tubes va se réchauffer d'une dizaine de degrés : cette eau tiède (30-35°) est refroidie réchauffer d'une dizaine de degrés : cette eau tiède (30-35°) est refroidie par le courant d'air dans l'aéroréfrigérant avant de repartir vers les tubes par le courant d'air dans l'aéroréfrigérant avant de repartir vers les tubes du condenseur. Un panache de vapeur d'eau générée par la différence de du condenseur. Un panache de vapeur d'eau générée par la différence de température entre l'air et l'eau s'échappe de la tour de refroidissement.température entre l'air et l'eau s'échappe de la tour de refroidissement.

Réacteur à eau bouillante: Réacteur à eau bouillante:

1.Barre d'arrêt d'urgence 1.Barre d'arrêt d'urgence 2.Barre de contrôle 2.Barre de contrôle 3.Assemblage combustible 3.Assemblage combustible 4.Protection biologique 4.Protection biologique 5.Sortie de vapeur 5.Sortie de vapeur 6.Entrée de l'eau 6.Entrée de l'eau 7.Protection thermique 7.Protection thermique

6.Arguments en défaveur des centrales nucléaires 

-problèmes de sécurité de la centrale face aux tremblements de -problèmes de sécurité de la centrale face aux tremblements de terre terre 

-il faudrait exiger la fermeture des sites dangereux ou restaurer -il faudrait exiger la fermeture des sites dangereux ou restaurer en urgence la résistance des installations en urgence la résistance des installations

-dangers associés à la possibilité de sabotages et de vols -dangers associés à la possibilité de sabotages et de vols pendant les transportspendant les transports

- un réchauffement climatique perturberait le fonctionnement des - un réchauffement climatique perturberait le fonctionnement des centrales en période de canicule (exemple été 2003)centrales en période de canicule (exemple été 2003)

-émission de plusieurs maladies comme la légionelle -émission de plusieurs maladies comme la légionelle

-en 1986, l’accident de Tchernobyl a eu un impact désastreux -en 1986, l’accident de Tchernobyl a eu un impact désastreux (région entièrement inhabitable et d’innombrables victimes) (région entièrement inhabitable et d’innombrables victimes)

- les déchets, qu’ils soient issus de déchets technologiques solides - les déchets, qu’ils soient issus de déchets technologiques solides (boues radioactives) ou de produits de fission se caractérisent par l’intensité (boues radioactives) ou de produits de fission se caractérisent par l’intensité des radiations émises, et de leur durée de vie (de courte à longue)des radiations émises, et de leur durée de vie (de courte à longue)

- le stockage des déchets toxiques reste problématique, leur nombre - le stockage des déchets toxiques reste problématique, leur nombre s’accroîts’accroît

- les déchets hautement radioactifs renferment des cendres et des - les déchets hautement radioactifs renferment des cendres et des résidus issus des combustibles irradiés en réacteurs : ces déchets concentrent résidus issus des combustibles irradiés en réacteurs : ces déchets concentrent 90 % de la radioactivité90 % de la radioactivité

- ils perdent progressivement leur radioactivité sur - ils perdent progressivement leur radioactivité sur des dizaines de des dizaines de milliers d’annéesmilliers d’années !!! !!!

- de plus la question des déchets nucléaires va encore s’aggraver - de plus la question des déchets nucléaires va encore s’aggraver vers 2010 avec le démantèlement programmé en France des centrales vers 2010 avec le démantèlement programmé en France des centrales aujourd’hui en activité car les centrales des années 1970 arriveront en fin de aujourd’hui en activité car les centrales des années 1970 arriveront en fin de vie !vie !

- il faut rappeler que la dose maximale d’irradiation «sans risques» - il faut rappeler que la dose maximale d’irradiation «sans risques» pour un homme est en France 5 fois supérieure à celle des normes pour un homme est en France 5 fois supérieure à celle des normes internationalesinternationales

7 Arguments en faveur des centrales nucléaires 

• -les centrales nucléaires peuvent produire des grandes quantités d’électricité à bas -les centrales nucléaires peuvent produire des grandes quantités d’électricité à bas prix et sans pollution directeprix et sans pollution directe

• - le nucléaire permet de produire de l’électricité peu coûteuse et ce, sans polluer - le nucléaire permet de produire de l’électricité peu coûteuse et ce, sans polluer l’atmosphèrel’atmosphère

• -environ 75 % de l’électricité produite en France est d’origine nucléaire, celle-ci -environ 75 % de l’électricité produite en France est d’origine nucléaire, celle-ci représente 50 % de notre énergie consommée : la différence est exportéereprésente 50 % de notre énergie consommée : la différence est exportée

• -la consommation électrique augmentant sans cesse depuis 30 ans, seul le nucléaire -la consommation électrique augmentant sans cesse depuis 30 ans, seul le nucléaire peut pour l’instant subvenir à nos besoins peut pour l’instant subvenir à nos besoins

• -le nucléaire peut s’imposer comme la première alternative au pétrole-le nucléaire peut s’imposer comme la première alternative au pétrole

• - l’augmentation des centrales nucléaires permettrait d’éviter une grande crise - l’augmentation des centrales nucléaires permettrait d’éviter une grande crise d’approvisionnement, afin d’éviter les coupures électriques à grande échelle. d’approvisionnement, afin d’éviter les coupures électriques à grande échelle.

• - grâce à une nouvelle génération de centrales nucléaires (2020) la sûreté sera - grâce à une nouvelle génération de centrales nucléaires (2020) la sûreté sera améliorée, la production des déchets radioactifs à vie longue sera réduiteaméliorée, la production des déchets radioactifs à vie longue sera réduite

8.Conclusion

• l’industrie nucléaire est un poids lourd public et commercial, justifié l’industrie nucléaire est un poids lourd public et commercial, justifié par un choix politique d’indépendance énergétique mis en place aux par un choix politique d’indépendance énergétique mis en place aux lendemains des premiers chocs pétroliers.lendemains des premiers chocs pétroliers.

• grâce à la compétitivité du nucléaire, EDF est le premier exportateur grâce à la compétitivité du nucléaire, EDF est le premier exportateur européen d’électricité européen d’électricité

• le programme nucléaire français est respecté et admiré des États-unis le programme nucléaire français est respecté et admiré des États-unis et du monde entier et du monde entier

• EDF gère 58 centrales nucléaires en FranceEDF gère 58 centrales nucléaires en France