Areva - Document de référence 2016

41 / 386

APERÇU DES ACTIVITÉS 06
LES NOTIONS INDISPENSABLES POUR COMPRENDRE
L’ÉNERGIE NUCLÉAIRE
Depuis le début de ce siècle, l’énergie se trouve au cœur de nombreux enjeux
de notre société : il s’agit en effet de continuer à produire et consommer
l’énergie sans mettre en danger l’équilibre climatique de la planète. Pour
réduire la part des combustibles fossiles dans la consommation mondiale
d’énergie (plus de 80 %), il faut développer les sources d’énergie peu
émettrices de CO2 qui n’affectent pas le climat : l’énergie nucléaire, qui
permet de produire massivement de l’électricité à la demande, et les énergies
renouvelables.
Des centrales nucléaires pour valoriser l’énergie de
fission
Une centrale nucléaire est une usine de production d’électricité qui comprend
un ou plusieurs réacteurs. Chaque unité réacteur se compose notamment,
comme toute centrale thermique conventionnelle, d’une chaudière qui
transforme l’eau en vapeur. C’est la forcemotrice de cette vapeur qui actionne
une turbine qui, à son tour, entraîne un alternateur pour produire de l’électricité.
Un « réacteur nucléaire » est une installation industrielle permettant de produire
de la chaleur à partir de l’énergie libérée par la fission d’atomes combustibles
dans une réaction en chaîne contrôlée. On appelle « chaudière nucléaire »
l’ensemble des équipements permettant de produire de la vapeur d’eau à
partir de l’énergie de fission. « L’îlot nucléaire » est l’ensemble englobant la
chaudière nucléaire et les installations relatives au combustible ainsi que les
équipements nécessaires au fonctionnement et à la sûreté de cet ensemble.
La turbine, l’alternateur générant l’électricité qui y est couplé, ainsi que les
équipements nécessaires au fonctionnement de cet ensemble constituent
« l’îlot conventionnel ». Une centrale nucléaire est ainsi principalement
constituée d’un îlot nucléaire et d’un îlot conventionnel. Le réacteur est
confiné dans un solide bâtiment étanche répondant aux contraintes de la
sûreté nucléaire. Le phénomène de fission mis en œuvre dans le cœur du
réacteur, son entretien, son contrôle et son refroidissement nécessitent trois
composants principaux : le combustible, lemodérateur et le fluide caloporteur.
La combinaison de ces trois composants détermine les différentes sortes de
réacteurs ou les différentes filières. Plusieurs combinaisons ont été testées,
mais seules quelques-unes ont passé le cap de l’installation prototype pour
atteindre le stade de l’exploitation industrielle.
Une source chaude et une source froide
Une centrale nucléaire, comme toutes les autres centrales thermiques,
possède une « source chaude » (la chaudière nucléaire avec son cœur ou
ses échangeurs de chaleur) et une « source froide » destinée à condenser
la vapeur après passage dans la turbine. C’est la raison pour laquelle les
centrales sont généralement construites en bord de mer ou de rivière, car
l’eau est utilisée pour refroidir la vapeur. Certaines centrales sont également
équipées de tours de réfrigération – ou aéroréfrigérantes – dans lesquelles
l’eau de refroidissement est dispersée en pluie pour s’évaporer, ce qui
améliore l’efficacité du refroidissement et réduit l’impact écologique (réduction
du prélèvement d’eau, suppression des rejets thermiques en rivière).
Modérateur et fluide caloporteur
Lors de la fission, les neutrons sont libérés à une vitesse très élevée. En
les ralentissant par choc sur des atomes légers (hydrogène contenu dans
l’eau), ils réagissent beaucoup plus avec les atomes d’uranium 235. C’est
le fonctionnement des réacteurs dits « à neutrons thermiques » (lents) :
l’enrichissement en uranium 235 nécessaire pour la réaction en chaîne y
est bien moindre que dans les réacteurs « rapides ». Dans les réacteurs à
eau, l’eau est utilisée comme modérateur, c’est-à-dire destinée à ralentir les
neutrons issus de la fission nucléaire, mais elle sert également de fluide
caloporteur, c’est-à-dire de fluide circulant dans le cœur de ce réacteur pour
en extraire la chaleur.
DOCUMENT DE RÉFÉRENCE AREVA 2016 41