Le fonctionnement d'une centrale nucléaire

Toutes les centrales électriques électriques, nucléaires ou non, ont pour principe de faire tourner une turbine couplée à un alternateur qui produit l'électricité.

Le principe de fonctionnement

Les centrales électriques ne se différencient que par le mode d'entraînement de leur turbine. Une centrale thermique brûle des combustibles fossiles et l'énergie ainsi dégagée sert à transformer de l'eau en vapeur d'eau capable d'actionner une turbine. enfin, une centrale nucléaire utilise l'énergie libérée par des réactions nucléaires pour produire la vapeur d'eau qui entraînera la turbine. Il existe plusieurs familles de réacteurs nucléaires dont la plus répandue en France, et dans le monde, est celle des "réacteurs à eau sous pression" ou REP.

Au coeur du réacteur

Dans un REP, le combustible est de l'uranium enrichi utilisé sous forme de pastilles. Celles-ci sont enfermées dans des crayons, gaines métalliques étanches mais perméables aux neutrons. Rassemblés en fagots, ces crayons composent les assemblages de combustible. Plusieurs assemblages forment le coeur d'un réacteur. Le chargement d'un réacteur de 900 millions de watts nécessite 157 assemblages de 264 crayons, soit pas moins de 11 millions de pastilles! Au coeur du réacteur, la réaction est contrôlée à l'aide de barres de commande mobiles qui absorbent les neutrons. En cas d'accident, elles chutent automatiquement dans le coeur, stoppant presque aussitôt la réaction.

À la sortie du coeur  

Le coeur du réacteur est placé dans une cuve métallique étanche où de l'eau sous pression circule entre les crayons de combustible, ralentissant les neutrons émis. L'eau est chauffée par les réactions de fission nucléaire qui se produisent dans le combustible à l'intérieur des crayons. À sa sortie du coeur, elle circule dans un générateur de vapeur, où elle transforme l'eau d'un 2e circuit en vapeur, laquelle entraîne une turbine puis redevient liquide en passant dans un condenseur, avant de circuler à nouveau dans le générateur. Le condenseur est lui-même refroidi soit par l'eau d'une rivière proche, soit par des aéroréfrigérants, ces énormes cheminées en béton visibles de loin et d'où s'échappent des nuages blancs de vapeur d'eau.

Les réactions nucléaires

Le coeur du réacteur est le siège de nombreuses réactions. La plsu importante, utilisée pour produire l'énergie qui chauffe l'eau, est la fission de l'uranium 235. Mais l'uranium 238 ne reste pas inactif; après capture de certains neutrons puis désintégrations successives, il se transmute en plutonium 239, lui-même fissile. Un réacteur en fonctionnement crée donc in situ du plutonium dont la fission principe pour plus de 30 % de l'électricité produite.

Une centrale nucléaire produit de l'électricité à partir d'un combustible nucléaire en transformant l'énergie issue des réactions de fission en énergie mécanique puis électrique.

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