Une centrale nucléaire est une centrale thermique dont la source d'énergie est l'énergie nucléaire.
Son fonctionnement est similaire à n'importe quelle autre centrale thermique: l'énergie thermique est générée à partir d'une source d'énergie. La vapeur est générée avec l'énergie thermique générée. L'électricité est produite avec de la vapeur d'eau.
La différence entre les différents types d'installations électriques réside dans la source d'énergie pour obtenir de la puissance électrique: une centrale nucléaire produit de l'électricité en profitant de la chaleur dégagée lors des réactions de fission nucléaire de certains atomes (les casse).
Les réactions nucléaires ont lieu dans le réacteur nucléaire. Les réactions en chaîne de fission ont lieu à l'intérieur du réacteur de manière contrôlée. L'élément que la fission est appelé combustible nucléaire. L'uranium est normalement utilisé car c'est un élément très instable et facile à casser.
L'efficacité énergétique totale d'une centrale nucléaire se situe entre 30% et 40%.
La durée de vie opérationnelle d'une centrale nucléaire est généralement estimée à une trentaine d'années. Le principal problème qu'ils posent est la gestion des déchets nucléaires qu'ils génèrent.
Actuallement il y a 18 centrales nucléaires françaises. Parmi de ces installées nucléaires, c'est habituelle qu'il y aient plusiers tranches nucléaires. Chaque réacteur nucléare est capable de génerer plus de 900 MWe en moienne.
À quoi sert une centrale nucléaire?
La fonction d'une centrale nucléaire est de convertir l'énergie contenue dans les atomes en électricité. C'est à dire, de la production d'électricité.
Ce type de centrale électrique tire parti de l'énergie contenue dans les atomes du combustible nucléaire. La conversion est obtenue en divisant le noyau de l'un de ces atomes, libérant une grande quantité d'énergie thermique.
Avec l'énergie thermique, l'énergie électrique peut être obtenue par un processus similaire à celui de tout autre type de centrale thermoélectrique. Comme dans une centrale thermique conventionnelle, la chaleur est utilisée pour chauffer de l'eau et générer de la vapeur qui entraîne une turbine à vapeur reliée à un générateur qui produit de l'électricité.
Les centrales nucléaires en France fournissent le 17 % de l'énergie finale produite.
Comment fonctionne une centrale nucléaire?
La fission des noyaux des atomes est provoquée de manière artificielle et contrôlée dans la tranche nucléaire dans un circuit fermé. Pour ce faire, un neutron est tiré sur un très gros atome. Cette petite particule, à une certaine vitesse, brise l'atome. Lorsque le noyau se brise, une grande quantité d'énergie est libérée sous forme de chaleur: il s'agit d'une réaction nucléaire exothermique.
Réactions nucléaires en chaîne
Pour que l'énergie obtenue soit supérieure à l'énergie utilisée, il faut que les réactions nucléaires soient des réactions en chaîne. Ainsi, bien que beaucoup d'énergie soit nécessaire pour démarrer la réaction nucléaire en chaîne, une fois que la réaction a déjà commencé, il ne faut pas autant d'énergie pour la maintenir, et il arrive un moment où l'énergie obtenue est supérieure à l'énergie utilisée.
Les réactions en chaîne d'une tranche nucléaire ont lieu dans le cœur du réacteur nucléaire. Par la suite, un circuit fermé de tubes à travers duquel circule un fluide appelé réfrigérant sera chargé de transporter la chaleur générée hors du réservoir, de le refroidir. Ce circuit s'appelle le circuit primaire.
La salle de commande est l'endroit oú se contrôle la vitesse de ces réactions. Il faut tenir en compte la sécurité et aussi la production d'électricité en dependant de la demanda du moment.
Entraînement des turbines des centrales nucléaires
Avec la chaleur obtenue par les réactions nucléaires, l'eau est chauffée jusqu'à ébullition; l'eau se transforme en vapeur à très haute pression. Avec de la vapeur sous pression, les pales d'une turbine sont mises en mouvement.
De cette manière, nous avons transformé l'énergie thermique en énergie mécanique. La turbine sera connectée à un générateur électrique. Le générateur est responsable de la transformation de l'énergie mécanique en énergie électrique.
La centrale est connectée au réseau électrique où elle injecte l'énergie produite.
Qu'est-ce que le réacteur nucléaire et à quoi sert-il?
Le réacteur nucléaire est le site où se produisent les réactions de fission nucléaire. En fin de compte, c'est un appareil qui produit de la chaleur.
Types de réacteurs nucléaires
Il existe différents types de réacteurs nucléaires, tous à fission, pour différentes centrales nucléaires. L'ONU les classe comme suit:
Le réacteur à eau sous pression (PWR et VVER). Ils utilisent de l'eau à haute pression. Ils ont trois circuits.
Le réacteur à eau bouillante (BWR): Le deuxième plus répandu au monde. L'eau bout, générant de la vapeur directement dans le cœur du réacteur.
Le réacteur à eau lourde sous pression (PHWR): utilise de l'eau lourde à haute pression comme modérateur de neutrons et comme réfrigérant.
Le réacteur refroidi au gaz (GCR: AGR et Magnox): Ils utilisent le graphite comme modérateur des neutrons et le dioxyde de carbone à l'état gazeux comme réfrigérant.
Le réacteur modéré au graphite léger refroidi à l'eau (LGR et RBMK): Modèles d'origine russe. «L'eau légère» est de l'eau normale.
