Le réacteur nucléaire

Le réacteur nucléaire

Un réacteur nucléaire est une installation capable d'initier, de contrôler et de maintenir des réactions de fission nucléaire (habituellement chaîne nucléaire) qui se produisent dans le noyau de cette installation.

La composition du réacteur nucléaire est formé par le combustible nucléaire, liquide de refroidissement, des éléments de commande, des matériaux de structure et, dans le cas en question, un réacteur nucléaire thermique, le modérateur.

Les réacteurs nucléaires peuvent être classés comme des réacteurs thermiques et les réacteurs rapides.

Réacteurs thermiques sont ceux qui fonctionnent en retardant (modérateur) les neutrons rapides ou en augmentant la proportion d'atomes fissiles. Pour ralentir ces neutrons, appelés neutrons lents, un modérateur est nécessaire, qui peut être de l'eau la lumière, l'eau lourde ou graphite.

Les réacteurs rapides ne sont pas tenus de modérer la vitesse des électrons et ils utilisent des neutrons rapides.

Pour construire un réacteur nucléaire est nécessaire d'avoir suffisamment de combustible nucléaire, nous appelons la masse critique. Disposer de moyens de masse critique suffisante ayant suffisamment de matière fissile en état haut pour maintenir une réaction en chaîne.

La fourniture d'absorbeurs de neutrons et de contrôle permet de contrôler la réaction en chaîne et l'arrêt et le démarrage du réacteur nucléaire.

Réacteur nucléaire

Dans le coeur du réacteur, il se produit et maintient la réaction nucléaire en chaîne afin de chauffer l'eau pour être utilisé pour actionner des turbines de l'usine.

Le premier réacteur nucléaire dans l'histoire de l'énergie nucléaire a été conçu et mis en œuvre par le Prix Nobel de Physique Enrico Fermi dans le domaine des gradins de rugby à l'Université de Chicago le 2 Décembre, 1942. Il était seulement la moitié watts de puissance, mais il a servi à démontrer un réacteur nucléaire qui est techniquement possible. Il a été utilisé comme un réacteur pilote destiné à produire du plutonium pour la bombe atomique à l'intérieur du instalation Projet Manhattan pendant la Seconde Guerre mondiale.

Composants du coeur du réacteur nucléaire

Un réacteur nucléaire est constitué des composants suivants:

Le combustible nucléaire

Le combustible nucléaire. Pastilles d'uranium Le combustible nucléaire est un matériau capable d'assez pour atteindre la masse critique, qui est, à maintenir une réaction de fission nucléaire en chaîne. Il est positionné de telle sorte que l'énergie thermique produite par les chaînes de réaction nucléaire peut être rapidement extrait.

Dans les centrales nucléaires combustible nucléaire solide est utilisé. Les combustibles nucléaires varient en fonction du type de réacteur utilisé, mais en général il dérive de l'uranium.

En général, un assemblage combustible est constituée par un agencement de quadrangulaire des barres de combustible. Bien réacteur à eau pressurisée nucléaire russe VVER se compose d'un arrangement hexagonal.

Les tubes de guidage sont atached aux grilles de support de combustible, de cette façon il est possible de conserver en maintenant les centres des crayons combustibles et des tubes de guidage à la même distance.

La conception mécanique des différents éléments de carburant est identique. Certains contiennent des faisceaux de barres de commande et d'autres contiennent des poisons consommables ou d'autres sources de neutrons.

Les barres de combustible

Crayons de combustible nucléaire

Ce sont le lieu physique où le combustible nucléaire est confinée. Des barres de combustible contiennent de l'uranium et d'aluminium mélangé sous la forme de plaques plates séparées par une distance qui permet l'écoulement du fluide pour dissiper l'énergie thermique générée.

Les feuilles sont placées dans une sorte de boîte qui les prend en charge.

Cœur du réacteur

Il est constitué par les crayons combustibles. Le noyau a une forme géométrique acharacteristic, il est refroidi par un fluide, généralement de l'eau.

Dans certains coeur du réacteur est situé à l'intérieur d'une piscine d'eau, environ 10 à 12 mètres de profondeur, ou dans un récipient sous pression en acier.

Les barres de commande

Les tiges de commande de faisceau fournissent un moyen rapide pour contrôler la réaction nucléaire en chaîne. Autoriser les changements rapides de la puissance du réacteur et, éventuellement, d'arrêt d'urgence. Elles sont faites de matériaux de neutrons peut absorve et ont généralement les mêmes dimensions que les éléments combustibles. Réactivité de base est augmentée ou diminuée en augmentant ou diminuant les barres de commande, qui est, la modification de la présence de neutrons matériau absorbant contenu dans les dans le noyau.

Pour un réacteur de puissance pendant une période de temps, vous devez avoir une réactivité en excès qui est maximale avec du combustible neuf et il diminue sa vie untill enfin, il est annulé. Ce sera le moment de faire le plein.

Cœur du réacteur de l'énergie nucléaire

En fonctionnement normal, un réacteur nucléaire possède te barres de commande entièrement ou partiellement extraites de la base, mais la conception d'une centrale nucléaire est telle que dans le cas d'un système de sécurité défectueux ou de contrôle du réacteur, elle agit toujours dans le sens de réacteur introduceing sécurité toutes les barres de commande complètement dans le coeur du réacteur et amener le réacteur à l'arrêt de sécurité en secondes.

Modérateur

Les neutrons résultant d'une réaction de fission nucléaire ont une énergie cinétique élevée. Comment plus élevée est la vitesse est moins susceptible à des atomes fission sorte que ce taux devrait être réduit à encourager de nouvelles réactions en chaîne. Ce résultat est obtenu par des collisions élastiques de neutrons avec les Nucleis de l'élément qui fait modérateur.

Parmi les modérateurs les plus utilisés, ils sont l'eau légère, l'eau lourde et le graphite.

de liquide de refroidissement

Pour profiter de l'énergie de la chaleur dégagée par les réactions de fission nucléaire un réfrigérant est utilisé. La fonction de ce réfrigérant absorbe l'énergie thermique et le transporter. Le liquide de refroidissement doit être anticorosive avec une grande capacité de chaleur et ne doit pas absorber les neutrons.

Les fluides frigorigènes les plus courants sont des gaz tels que le dioxyde de carbone et de l'hélium, et les liquides tels que l'eau et la lumière de l'eau lourde. Il ya même des composés organiques et des métaux liquides tels que le sodium, qui sont également utilisés pour cette fonction.

du réflecteur

Dans une réaction nucléaire en chaîne, un certain nombre de neutrons a tendance à s'échapper de la région où il se produit. Cette fuite de neutrons peut être minimisée par l'existence d'un moyen réfléchissant qui les redirige l'intérieur de la zone de réaction. De cette manière, il est possible d'augmenter le rendement du réacteur nucléaire. Le réflecteur entourant le noyau doit avoir faible section de capture pour ne pas réduire le nombre de neutrons et qui reflète le plus grand nombre possible d'entre eux.

Le choix du matériau dépend du type de réacteur nucléaire. Si nous avons un réacteur thermique, le réflecteur peut être le modérateur, mais si nous avons un matériau réflecteur de réacteur rapide devrait avoir une grande masse atomique pour refléter neutrons dans le noyau avec sa vitesse d'origine (dispersion dans élastique).

Bouclier

Lorsque le réacteur est en fonctionnement, une grande quantité de radioactivité est généré. La protection est nécessaire d'isoler les travailleurs des installations de rayonnement causé par les produits de fission.

Par conséquent, une protection biologique autour du réacteur est placé pour intercepter ces émissions.

Les matériaux utilisés pour construire ce bouclier sont en béton, l'eau et le plomb.

utilisations de réacteurs nucléaires

La technologie a commencé à développer des réacteurs nucléaires à des fins militaires, mais à partir des années cinquante a commencé à diversifier à des fins civiles, en particulier pour la production d'électricité.

Au cours des dernières années, les problèmes de durabilité posés par les combustibles fossiles utilisés dans les centrales thermiques, et pour l'indépendance représenterait sur les énergies renouvelables comme l'énergie solaire; Il a été de plus en plus d'intérêt dans le réacteur de fission nucléaire en premier et ensuite par la fusion nucléaire comme un moyen de pouvoir. L'inconvénient est que la recherche sur la fusion nucléaire est très cher, dû, il comprend des installations coûteuses et ne donnent pas de résultats immédiats, que les caractéristiques internationales prochets de hava (comme le projet ITER) entre plusieurs technologiquement très avancés et les pays riches. Les ressources économiques qui sont disponibles ne sont également pas la même recherche de tahn à des fins militaires.

Les applications des réacteurs de fission nucléaires tombent essentiellement dans

  • Production de chaleur (énergie thermique), qui est utilisé directement pour produire de la vapeur ou de l'eau. La vapeur produite est utilisée pour le travail mécanique (turbine), pour produire de l'eau douce de la mer (dessalement), à produire de l'hydrogène par électrolyse à haute température, etc. Le travail mécanique peut être utilisé directement ou pour produire de l'électricité avec un alternateur (NPP)
  • La propulsion navale déglaçage navires, sous-marins nucléaires, porte-avions militaires, etc. Il examine également l'utilisation de la propulsion des fusées.
  • La production du plutonium, qui peut être utilisé à des fins militaires, comme dans les bombes atomiques, tels que le combustible MOX, oxydes faites d'uranium appauvri et de plutonium qui peuvent être utilisés et, dans certains réacteurs REP. Dans ce dernier cas, en principe, le concept est l'inverse, dans les années 90 commencent à construire des centrales nucléaires qui utilisent du combustible nucléaire et des déchets nucléaires radioactifs provenant d'autres centrales nucléaires, qui se révèlent être le plutonium et l'uranium "appauvri" résultant du processus d'enrichissement de l'uranium.
  • La production d'isotopes radioactifs utilisés dans la construction (détecteurs de fumée américium), la médecine (Cobalt-60), la recherche, etc.
  • Production de neutrons libres qui sont utilisés dans la recherche et de la médecine.
  • Production de bombes à neutrons, utilisé à des fins militaires.

La construction de grands réacteurs finit toujours par avoir besoin de plus de temps et d'argent que prévu initialement.

Réacteurs de fusion nucléaire sont tous encore en recherche et développement, l'une des futures applications les plus importantes que l'on attend d'eux est la production d'électricité.

réacteur de fusion nucléaire

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Références

Dernier examen: 3 septembre 2015