L’énergie nucléaire est une source qui dépend d’un combustible fissile, l’uranium, dont le minerai radioactif est contenu dans le sous-sol de la Terre.
Un combustible fissile est une substance dont on peut casser les atomes pour libérer de l’énergie et de la chaleur.

Implantation des centrales en France : 58 unités de production

 

Près de 85 % de la production française d’électricité d’origine nucléaire est assurée par 7 régions :

– Rhône-Alpes = 22,3 %
– Centre = 20,2 %
– Haute-Normandie = 12,7 %
– Champagne-Ardenne = 8,5 %
– Nord-Pas-de-Calais = 7,8 %
– Lorraine = 7,4 %
– Aquitaine = 5,9 %
– L’ensemble des autres régions = 15,2 %

Quelques chiffres :

 

MW : Mégawatt, soit 1 millions de watt.

Un réacteur de 900 MW produit en moyenne chaque mois 500 000 MWh, ce qui correspond à la consommation de 500 000 foyers environ.

Une centrale nucléaire se compose de 4 parties principales :

– Le bâtiment contenant le réacteur dans lequel a lieu la fission.
– La salle des machines où est produite l’électricité.
– Les départs de lignes électriques qui évacuent et transportent l’électricité.
– Des tours de refroidissement uniquement en bord de rivière.



Principe :

La source de chaleur : la fission nucléaire
Lors de la fission nucléaire, un neutron est projeté sur un atome d’uranium, le noyau.
En se cassant, celui-ci libère deux ou trois neutrons qui vont à leur tour aller frapper d’autres noyaux. C’est ce que l’on appelle la réaction en chaîne, qui produit de la chaleur.

 

Le noyau des atomes, plus petites parties d’un corps simple, est formé de protons (de charge électrique + 1) et de neutrons (de charge électrique nulle).
Le nombre de neutrons est voisin du nombre de protons, mais peut varier dans ce qu’on appelle les isotopes d’un élément.

Le combustible : L’uranium.
On utilise l’uranium dit « 235 » parce qu’il est le seul atome fissile (susceptible de subir la fission) naturel. Il existe dans la nature en proportion insuffisante, il doit donc être « enrichi » afin d’augmenter le nombre d’atomes.


L’uranium se transforme alors en oxyde d’uranium, utilisé comme combustible dans les centrales. Lors de la combustion, l’oxyde d’uranium est comprimé en pastilles cylindriques enfermées dans des gaines métalliques étanches et placées dans des tubes appelés « crayons ». Ceux-ci sont réunis en assemblages pour être introduits dans le réacteur. Le cœur comprend de 150 à 200 assemblages.

 

Schéma :

 

1) Le circuit primaire

Dans le réacteur, la fission des atomes d’uranium produit une grande quantité de chaleur.
Cette chaleur fait augmenter la température de l’eau qui circule autour du réacteur, à 320 °C. L’eau est maintenue sous pression pour l’empêcher de bouillir donc la maintenir à l’état liquide.
Ce circuit fermé est appelé circuit primaire.

 

2) Le circuit secondaire

Le circuit primaire chauffe le circuit secondaire par échange thermique par l’intermédiaire d’un générateur de vapeur.
Dans ce générateur de vapeur, l’eau chaude du circuit primaire chauffe l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur.

 

La pression de cette vapeur fait tourner une turbine couplée à un alternateur qui produit de l’électricité.

 

Grâce à l’énergie fournie par la turbine, l’alternateur produit un courant électrique alternatif.
Un courant est dit alternatif lorsqu’il circule alternativement dans une direction puis dans l’autre à intervalles réguliers appelés périodes.

 

L’interaction entre les électroaimants mobiles du rotor et les bobines de fils de cuivre fixes qui composent le stator de l’alternateur produit un courant électrique.



Un transformateur élève la tension du courant électrique produit par l’alternateur pour qu’il puisse être plus facilement transporté dans les lignes haute tension (HTB).

 

Principe du réseau :



3) Le circuit de refroidissement

À la sortie de la turbine, la vapeur du circuit secondaire est à nouveau transformée en eau grâce à un condenseur dans lequel circule de l’eau froide en provenance de la mer ou d’un fleuve. Ce troisième circuit est appelé circuit de refroidissement.
En bord de rivière, l’eau de ce 3e circuit peut alors être refroidie au contact de l’air circulant dans de grandes tours, appelées aéroréfrigérants.

 

Les 3 circuits d’eau sont étanches les uns par rapport aux autres.

Deux principes fondamentaux sont appliqués pour la prévention des risques :

La « défense en profondeur », qui consiste à mettre plusieurs « lignes de défense » successives en imaginant de possibles défaillances des matériels et des hommes, et la « redondance des circuits », qui repose sur la répétition des systèmes de sûreté.
Par ailleurs, la fission est contrôlée et peut être arrêtée à tout moment, le cœur du réacteur ne cesse jamais d’être refroidi et les produits radioactifs sont confinés derrière trois barrières successives.

 

Le pilotage de la centrale :

La centrale est pilotée depuis une salle de commande. Pour augmenter ou diminuer la production d’électricité, les opérateurs agissent sur l’intensité de la réaction en chaîne au moyen de grappes de commande. En cas de situation anormale, les grappes chutent automatiquement et arrêtent le réacteur.

Déchets radioactifs :

Les déchets radioactifs sont produits :

– A toutes les étapes du cycle du combustible nucléaire ;
– Lors de la déconstruction des installations nucléaires.

Aujourd’hui en France, la production de 1 MWh d’électricité d’origine nucléaire (équivalent à la consommation mensuelle de 2 foyers) génère environ 11 g de déchets radioactifs.

Par an et par habitant, cela représente moins de 1 kg de déchets. Par comparaison, la masse de déchets hautement toxiques est de 100 kg par an et par habitant.

 

Classement et traitement

Ces déchets sont divisés en 2 catégories en fonction de l’intensité de leur rayonnement et de la durée de leur activité radioactive.

 

Principes de gestion

Ces déchets font l’objet d’une gestion rigoureuse selon 4 principes :

– Limitation des volumes produits.
– Tri sélectif par nature et par niveau d’activité.
– Conditionnement adapté.
– Responsabilité : celui qui bénéficie de l’activité produisant des déchets participe aux charges relatives à leur gestion.

Le coût du kilowattheure intègre donc depuis toujours le coût de la gestion des déchets à vie longue (0,14 centimes d’euro) et le coût de déconstruction des centrales après 40 ans d’exploitation (0,14 centimes d’euro).

S’appuyant sur les résultats des 15 années de recherche prévues par la Loi Bataille de 1991, notamment l’étude du stockage en couche géologique à 500 m de profondeur dans le laboratoire ANDRA à Bure (Haute-Marne), une Loi-programme “Gestion des matières et des déchets radioactifs” a été promulguée le 28 juin 2006.

Elle définit un programme de recherches et de travaux portant sur :

– Le principe d’un stockage réversible des déchets à vie longue en couche géologique profonde et stable, à l’horizon 2025.
– La mise en œuvre d’un réacteur permettant la transmutation des déchets (transformation par modification des noyaux lourds de très longue période) d’ici à 2020.
– La création ou la modification d’installations d’entreposage en fonction des besoins, avant 2015.

Principe du stockage des déchets

La décroissance radioactive
Phénomène naturel, la radioactivité s’atténue progressivement au fil du temps avec la désintégration des atomes radioactifs : c’est la décroissance radioactive. Plus ou moins lent selon les radionucléides, ce processus détermine la durée de vie des atomes radioactifs et leur niveau de radioactivité.

Les centres de stockage qui les accueillent sont construits :

– En surface,
– A faible profondeur, entre 15 et 200 mètres sous terre,
– En profondeur, à environ 500 mètres sous terre.

Ces trois types de stockage existent ou sont à l’étude aujourd’hui en France. Ils permettent de prendre en charge l’ensemble des déchets radioactifs produits, quelle que soit leur nature.

 




 

Autorité de sureté nucléaire :

L’Autorité de sûreté nucléaire (ASN) assure, au nom de l’État, le contrôle de la sûreté nucléaire et de la radioprotection en France pour protéger les travailleurs, les patients, le public et l’environnement des risques liés aux activités nucléaires. Dotée du statut d’Autorité administrative indépendante, elle contribue à l’information des citoyens.