Comment fonctionne une centrale nucléaire ?
Une centrale nucléaire fonctionne un peu comme une centrale thermique classique.
L'eau est transformée en vapeur, qui entraîne une turbine et fait ainsi fonctionner un alternateur.
L'alternateur convertit l'énergie mécanique en énergie électrique.
Seule la chaleur qui transforme l'eau en vapeur est produite par la fission nucléaire et non par la combustion de charbon, de gaz naturel ou de biomasse.
Les centrales nucléaires utilisent de l'oxyde d'uranium fissile.
L'oxyde d'uranium est comprimé en pastilles de combustible et placé dans des crayons de combustibles scellés.
Plusieurs crayons forment à leur tour des éléments combustibles qui sont immergés dans une cuve de réacteur en acier de 20 cm d'épaisseur sous l'eau.
La cuve du réacteur est ensuite fermée hermétiquement.
Le fractionnement de l'uranium peut maintenant commencer.
Cela se fait en les bombardant de neutrons.
2 à 3 neutrons sont libérés pour chaque fission.
Celles-ci provoquent à leur tour de nouvelles divisions et vont ainsi créer une réaction en chaîne.
Dans un réacteur nucléaire, il est important que cette réaction en chaîne se déroule de manière contrôlée.
Après chaque fission, un seul neutron libéré peut provoquer une nouvelle fission.
L'acide borique dans l'eau de la cuve du réacteur et les barres de contrôle abaissées absorbent l'excès de neutrons.
La chute de toutes les barres de contrôle simultanément arrête la réaction de 1,3 seconde.
Une centrale nucléaire avec un réacteur à eau sous pression dispose de 3 circuits d'eau complètement séparés : un circuit primaire, un circuit secondaire, un circuit tertiaire.
Dans le circuit primaire, la chaleur dégagée lors de la fission des noyaux d'uranium chauffe l'eau du réacteur à une température de 320°C.
Le régulateur de pression maintient tout sous haute pression, de sorte que l'eau ne bout pas ou ne forme pas de vapeur.
D'où le nom de réacteur à eau pressurisée.
L'eau chaude est ensuite envoyée via le circuit primaire vers un échangeur de chaleur, appelée générateur de vapeur.
Il s'agit d'un réservoir cylindrique avec des milliers de tuyaux en forme de U inversé.
L'eau s'écoule à travers ces tuyaux et envoie sa chaleur vers l'eau du circuit secondaire, qui s'écoule le long de l'extérieur des tuyaux.
Cela chauffe et se transforme en vapeur.
La vapeur provenant des générateurs de vapeur actionne une ou plusieurs turbines à vapeur.
Il s'agit d'une série de pales montées sur un axe.
En raison de la grande pression de la vapeur, l'axe tourne très rapidement.
La turbine entraîne alors un alternateur qui produit finalement de l'électricité.
Un peu comme la dynamo d'un vélo.
Les transformateurs augmentent la tension à la sortie de l'alternateur pour fournir de l'électricité aux utilisateurs avec le moins de perte possible.
Pour se refroidir à nouveau, la vapeur provenant des turbines passe à travers un condenseur.
L'eau de refroidissement du circuit tertiaire s'écoule à travers les tubes du condenseur.
La vapeur du circuit secondaire se condense ainsi en eau et est renvoyée au générateur de vapeur qui va à nouveau créer la vapeur.
L'eau de refroidissement chauffée est à son tour acheminée vers la tour de refroidissement.
Là, elle se refroidit au contact d'un courant d'air ascendant.
C'est l'effet de cheminée naturel, pour ainsi dire.
La majeure partie de cette eau est collectée dans un bassin au bas de la tour de refroidissement, puis renvoyée au condenseur.
La quasi-totalité de l'eau est ensuite rejetée.
Seule une petite partie quitte la tour de refroidissement sous forme de vapeur d'eau.