La réaction en chaîne est produite et entretenue dans un réacteur nucléaire, plus couramment appelé centrale nucléaire.
Le principe : la chaleur dégagée par la fission chauffe de l’eau qui se transforme en vapeur. La vapeur fait tourner une turbine couplée à un alternateur, produisant ainsi de l’électricité.
C’est le principe de toute centrale thermique :
dans une centrale thermique à flamme, on chauffe de l’eau,
en brûlant du charbon, du pétrole ou du gaz. L’eau est
transformée
en vapeur et la vapeur est envoyée sur une turbine couplée à un
alternateur qui produit de l’électricité.
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Les grands principes d'une centraleDans 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. 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 : 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. |