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Principe de
fonctionnement :
Dans
une centrale thermique nucléaire, il n’y a pas de combustion
chimique, mais on parle cependant de combustible nucléaire.
L’uranium 235, doit d’abord subir un
certain nombre d’étapes de préparation :
on l’enrichit, c’est à dire qu’on
augmente la proportion d’U235, fissile. Cette proportion, qui n’est que de
0,7% dans l’uranium naturel, doit être de 3 à 5% ;
on le soumet à certains
traitements chimiques ;
on le conditionne sous forme de
pastilles, insérées dans de longs tubes de métal appelés des crayons ;
ces crayons sont rassemblés en
« fagots » appelés assemblages, qui sont placés dans la cuve du réacteur
nucléaire, remplie d’eau : c’est ce que l’on appelle le cœur.
Le réacteur comprend trois circuits
indépendants : le circuit primaire, le circuit secondaire et le circuit de
refroidissement.
Sous l’effet du bombardement neutronique, les atomes d’U235 fissiles se
cassent, libérant de la chaleur qui chauffe l’eau dans
un circuit fermé, le circuit primaire.
L’eau est maintenue à l’état liquide sous pression (155 bars) à 300°C.
La récupération de chaleur se fait par échange
thermique dans un générateur de vapeur :
la chaleur de l’eau du circuit primaire est transmise à travers une
multitude de tubes à l’eau du circuit secondaire
grâce à un liquide dit "caloporteur". C’est cette eau qui se
transforme en vapeur et qui va actionner la turbine.
Le troisième circuit est le
circuit de refroidissement, qui permet de
condenser la vapeur et de renvoyer de l’eau froide dans le générateur de
vapeur.
Le refroidissement se fait en pompant de l’eau dans la mer ou dans un
fleuve. Si le débit n’est pas suffisant, on utilise des tours
aéroréfrigérantes, qui rejettent dans l’atmosphère ces panaches de vapeur
d’eau bien identifiables dans le paysage !
A la sortie de l’alternateur, un transformateur élève la tension de
l’électricité, pour l’envoyer sur le réseau de transport (400 000 volts).
Le contrôle de la réaction nucléaire se fait au moyen des barres de
commande (à base de bore ou de graphite) : celles-ci ont la propriété
d’absorber les neutrons, on peut donc ralentir ou arrêter complètement la
réaction en chaîne en faisant descendre ces barres dans la cuve du
réacteur.
En cas d’incident, ces barres tombent automatiquement, entraînant l’arrêt
de la réaction nucléaire.
L’électricité d’origine
nucléaire représente 17% de l’électricité consommée dans le monde.
Différents types de réacteurs :
Réacteurs UNGG
Les réacteurs UNGG (Uranium Naturel Graphite
Gaz) emploient de l'uranium naturel métallique, le modérateur étant le
graphite, et le gaz carbonique faisant office de fluide caloporteur. Ce
type de centrale fut le premier à être installé en France. Il présente
certains inconvénients : son rendement thermique est limité car la
température du réacteur ne peut pas être très élevée; les investissements
sont plus importants que pour une centrale à eau ordinaire à puissance
égale. Depuis 1969, on n'en construit donc plus en France.
Réacteurs Mangox et AGR
Les réacteurs Mangox doivent leur nom au
matériau employé pour la gaine des éléments combustibles, un alliage au
magnésium. Ils utilisent l'uranium naturel et le système de
refroidissement fonctionne au gaz carbonique. Après 1971 ont été
construits des réacteurs AGR (Advanced Gas cooled Reactor), utilisant de
l'uranium légèrement enrichi (l'isotope 235 étant présent à environ 1,7%)
sous forme d'oxyde.
Réacteurs RBMK
Les réacteurs RBMK (Reactor Bolchoe Molchnastie Kipiachie, ce qui signifie
réacteur grande puissance) fonctionnent à l'uranium 235 enrichi à
1,8% ; le modérateur est le graphite et le fluide caloporteur est de l'eau
bouillante. Quarante pour cent du parc nucléaire de l'ex-URSS est
constitué de ce type de réacteur. Ces systèmes ne sont pas autorégulés en
raison de leur coefficient de température positif. La centrale de
Tchernobyl disposait d'un réacteur de ce type, qui s'est emballé en 1986,
à la suite de décisions inconsidérées de la part des opérateurs, mais
aussi à cause des risques intrinsèques à ce type de réacteurs.
 
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