Informations préalables

 

    Pour mieux comprendre les dangers d'une centrale nucléaire en fin de vie et l'enjeu que représente son démantèlement, nous vous proposons quelques informations essentielles à propos des différentes centrales, de leur composition et de leur fonctionnement ainsi que sur leur milieu environnemental.

 

A. Les différentes composantes d'une centrale et son fonctionnement  durant son exploitation

 (Les chiffres donnés pour caractériser certains composants de la centrales sont les chiffres de références donnés par Areva (cf annexes) pour les filières des réacteurs actuels, ou bien les dimensions de la centrale de Civaux. Ils permettent aux visiteurs d’envisager la taille de ces composants. )

 Dans une centrale nucléaire, la transformation de l’énergie de fission en énergie électrique se fait au cours d’un cycle bien précis. Tous les éléments intervenant dans ce cycle constituent une tranche nucléaire.

 

 


De l’extérieur, trois bâtiments principaux composent une tranche nucléaire  : 

 

1. Un réacteur nucléaire :      Il s’agit d’une grosse cuve de béton armé contenue elle-même dans une bâtiment du réacteur.  Il contient les principales composantes d’une tranche nucléaire et notamment le combustible en irradiation.(Chiffres de la Centrale de Civaux : hauteur de 60m et diamètre de 50 m)

 

  a.Le cœur du réacteur : contenu dans une épaisse cuve d’acier (dimensions moyenne : une hauteur de 13 m, diamètre de plus de 5m épaisseur de 30 cm) il contient les assemblages combustibles.

Ils sont formés par des grilles qui maintiennent mécaniquement un ensemble de crayons, longs tubes métalliques (gaines en alliage de zirconium) fermés aux extrémités dans lesquels sont empilés les pastilles cylindriques d’oxyde d’uranium. C'est ici que se produisent les réaction en chaîne de fission. Un assemblable combustible peut contenir de 200 à 500 kg de matière fissile !  La radioactivité est donc ainsi confinée grâce à une triple barrière : la gaine métallique contenant le combustible (crayons..), la cuve en acier contenant le cœur et le bâtiment du réacteur.

 

Assemblage combustible inséré dans la cuve

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Schéma de l'intérieur de la cuve du réacteur

    Dans l’assemblage combustible, on trouve une autre substance : le modérateur. Il alterne avec les pastilles d’oxyde. Son rôle : ralentir les neutrons, trop rapides pour provoquer des fissions.  Des grappes de commande (ou barres de contrôle), mobiles et placées au dessus du combustibles, permettent un contrôle permanent par le personnel en charge de la surveillance des réactions nucléaires. En effet, elles sont neutrophages : elles  ont la capacité d’absorber les neutrons    libres au sein du réacteur et donc ralentir la vitesse de la réaction en chaîne.

 

 

b. Le circuit primaire est le premier circuit d’une tranche nucléaire : une tuyauterie  assure la circulation d’un fluide caloporteur. Il transporte l’énergie thermique libérée par les réactions nucléaires du cœur du réacteur jusqu’au générateur de vapeur. Celui-ci est rempli d’eau qui s’évapore sous l’effet de la chaleur.  (générateur de vapeur :Une hauteur de 24 m, plus de 500 tonnes et constitué d’environ 140 km de tubes !)

 

 


Cliquez ici pour une visite rapide au coeur d'un réacteur.

 

     2. Une salle des machines : Grande pièce rectangulaire (100 m de longueur et 45 m de hauteur), elle contient la turbine et l’alternateur qui fourniront l’énergie électrique.

a. Le circuit secondaire, dans lequel circule la vapeur en provenance du générateur, qui met en relation le réacteur nucléaire avec la salle des machines. Sous l’effet de l’accumulation de vapeur, la turbine tourne et entraîne dans son mouvement l’alternateur. Cette rotation produit de l’énergie électrique. Vous pourrez voir ici le fonctionnement détaillé d'une turbine

 

 

Fonctionnement d'une turbine de centrale nucléaire

b. le circuit de refroidissement : La vapeur ou l’eau chaude déjà liquéfiée passe dans un condensateur composé de milliers de tubes dans lequel circule de l’eau froide prélevée de l’extérieur et tend a faire nettement baisser sa température.

 


       3. Une cheminée:
Les hautes et imposantes cheminées des centrales nucléaires (Centrale de Civaux : hauteur 175m, diamètre a la base : 155 m)   sont des réfrigérant atmosphériques. À l’intérieur circulent des courants d’air frais ascendants. L’eau qui vient de passer dans les circuits de refroidissement y est finalement conduite.  L’essentiel est refroidi et se liquéfie : cette eau est renvoyée au générateur de vapeur. Le reste s’évapore dans l’atmosphère dessinant un majestueux panache blanc.


    Généralement, une centrale nucléaire se compose de plusieurs tranches nucléaire. C'est une usines aux dimensions considérables.

 

Vous pourrez voir ici une vidéo  du fonctionnement conplet d'une centrale nucléaire

 

 

B. Les différentes filières de réacteurs en France


    Dans le réacteur nucléaire, l’ensemble des équipements qui maintiennent l’entretien de la réaction en chaîne puis l’évacuation de l’énergie vers les dispositifs de génération d’électricité s’appelle une filière.

 Une filière se caractérise par :
a.un niveau d’énergie des neutrons : neutrons thermiques ou neutrons rapides
b.la nature du modérateur qui ralentit les neutrons : graphite, eau lourde, eau ordinaire..
c.La nature du combustible :  uranium naturel, enrichi en isotope 235 , en plutonium..
d.La nature du fluide caloporteur : c’est le fluide qui évacue la chaleur contenue dans le cœur du réacteur eau : gaz carbonique, hélium, sodium fondu..

 

Le parc électronucléaire français a été très diversifié en matière de réacteurs. La France étant pionnière et en avance sur beaucoup de pays du monde en matière d'énergie électrique, certains de nos réacteurs sont  parfois des modèles tests uniques. Nous citerons les réaacteurs les plus importants.

 

La fillère UNGG

  En France, les réacteur d’ancienne génération appartenaient à la filière UNGG « Uranium Natural Graphite Gaz ». Développés dans les années 1950-1960, ils demandaient :
-des neutrons rapides
-un modérateur graphite
-un combustible d’uranium naturel ou légèrement enrichi.
- un fluide caloporteur hélium ou gaz carbonique
Cette filière a été abandonnée aujourd’hui. 6 de ces centrales sont actuellement en démantèlement.

 

Démantèlement de la centrale de Chinon


Les Réacteurs à eau Préssurisés

 

  Les 58 réacteurs des centrales nucléaires actuelles ont été développés entre 1970 et 1990. Ce sont des Réacteurs à Eau sous Pression (REP) :
-neutrons thermiques
-modérateur : eau ordinaire pressurisée
-combustible : U enrichi en U235 avec ou sans Pu
-fluide caloporteur : eau ordinaire pressurisée


La fillère rapideSuper Phénix

  La filière rapide a aussi été développée avec le réacteur Phénix exploité jusqu'en 2009, puis  Super phénix  arrêté en 1997
-neutrons rapides :
-modérateur : absent
-combustible : U enrichi et Pu
-fluide caloporteur : sodium fondu


  La course aux nouveaux modèles de réacteurs nucléaires est loin d'être terminée. Cela n'est pas l'objet de notre TPE mais si ce sujet vous interesse vous pouvez aller consulter ici les vidéos mises en ligne par Areva et les informations à propos des nouvelles gammes de récteurs qui sont développés actuellement.

 

 

C. Le site d’implantation d’une centrale


     Pour pouvoir s’intéresser aux conséquences sur l’environnement d’une centrale nucléaire, voici quelques informations sur le milieu environnemental moyen ou elle est implantée.
Le site d’implantation d’une centrale est toujours mûrement réfléchi. Elle se situe souvent à proximité de zones urbaines pour pouvoir répondre aux demandes en électricité.
De plus pour le fonctionnement du circuit à refroidissement, elle  nécessite d’être implantée dans une zone proche d’un cours d’eau de débit suffisant, ou près de la mer.

 

 

 

D. Une centrale mise a l’arrêt


   Au bout de 30 ans de vie pour les anciennes centrales à 40 ans pour les plus récentes, le site est mis à  l’arrêt : les réactions en chaînes de fission sont stoppées, et la circulation des fluides dans les circuits arrêtée. Le démantèlement s’annonce comme nous l’avons vu une entreprise de taille : un centrale nucléaire est une usine aux dimensions gigantesques et de plus, tous les réacteurs nucléaires ne sont pas identiques ce qui suppose qu’il va falloir adapter le démantèlement. Mais une centrale à l’arrêt présente également des dangers pour l’homme et l’environnement  : quels sont-ils ?

 

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