Le fonctionnement d'une centrale nucléaire expliqué simplement
Le principe de la fission nucléaire
Le cœur d’une centrale nucléaire repose sur un phénomène appelé fission nucléaire. Ce processus consiste à briser le noyau d’un atome lourd, comme l’uranium-235 ou le plutonium-239, en le bombardant avec des neutrons. Lorsque ce noyau se divise, il libère une immense quantité d’énergie sous forme de chaleur et produit de nouveaux neutrons. Ces derniers déclenchent une réaction en chaîne, alimentant ainsi la production continue d’énergie.
Les barres de combustible
Le combustible nucléaire est constitué d’uranium enrichi ou de plutonium, généralement sous forme de pastilles compactes insérées dans des barres métalliques. Ces barres de combustible sont placées dans le réacteur, où la fission se produit. La qualité de l’enrichissement et la disposition du combustible influencent directement la quantité d’énergie produite.
Le contrôle de la réaction
Pour éviter toute réaction incontrôlée, des barres de contrôle sont insérées dans le réacteur. Ces barres, souvent fabriquées à partir de matériaux comme le bore ou le cadmium, absorbent les neutrons excédentaires, ralentissant ou arrêtant la réaction selon les besoins. La maîtrise de ce processus garantit un fonctionnement stable et sécurisé de la centrale.
La conversion de la chaleur en vapeur
La chaleur produite lors de la fission est absorbée par un fluide caloporteur, souvent de l’eau pressurisée. Cette eau, chauffée à très haute température, est dirigée vers un générateur de vapeur. Dans ce dispositif, la chaleur transforme une autre source d’eau en vapeur, sans que les deux liquides ne se mélangent. Cette vapeur, sous haute pression, est essentielle pour la production d’électricité.
Le circuit primaire et le circuit secondaire
Une centrale nucléaire fonctionne avec deux circuits principaux pour garantir la sécurité et l’efficacité : le circuit primaire transporte la chaleur du réacteur vers le générateur de vapeur, tandis que le circuit secondaire utilise cette chaleur pour produire de la vapeur. Cette séparation limite la dispersion des substances radioactives.
La production d'électricité
La vapeur produite est acheminée vers une turbine. En se dilatant, elle fait tourner les pales de la turbine à grande vitesse. Cette turbine est reliée à un générateur électrique, où l’énergie mécanique est transformée en énergie électrique grâce à des aimants et des bobines conductrices.
Le rôle du condenseur
Après avoir fait tourner la turbine, la vapeur est refroidie et recondensée en eau dans un condenseur. Ce processus utilise souvent de l’eau froide prélevée dans des sources naturelles comme des rivières ou des mers. L’eau ainsi récupérée est renvoyée dans le circuit pour être réutilisée, rendant le système plus durable.
La gestion des déchets radioactifs
Le fonctionnement d’une centrale nucléaire produit des déchets radioactifs qui nécessitent une gestion rigoureuse. Ces déchets sont classés selon leur niveau de radioactivité. Les plus dangereux, comme les barres de combustible usées, sont entreposés dans des piscines de refroidissement avant d’être stockés dans des installations spécialisées pour un confinement à long terme.
Les différents types de déchets
On distingue les déchets de faible, moyenne et haute activité. Les déchets de faible activité proviennent des équipements de protection ou des outils utilisés dans la centrale, tandis que les déchets de haute activité incluent les éléments directement exposés au processus de fission. Ces derniers sont conditionnés dans des conteneurs spécialement conçus pour éviter toute fuite.