L’énergie nucléaire est produite lorsque des atomes d’uranium se divisent dans un processus appelé fission. Ce processus libère une grande quantité de chaleur qui est utilisée pour faire bouillir de l’eau et faire tourner des turbines dans une centrale électrique, produisant ainsi de l’électricité.
Le combustible utilisé pour produire de l’énergie nucléaire provient de pastilles d’uranium enrichi. Chaque pastille est à peu près de la taille du bout de votre doigt.
Comment fonctionnent les réacteurs nucléaires ?
Pour produire de l’énergie, les réacteurs nucléaires contiennent et contrôlent des réactions en chaîne qui produisent de la chaleur par un processus physique appelé fission. Cette chaleur est ensuite convertie en vapeur qui fait tourner une turbine et produit de l’électricité.
Les réacteurs sont constitués d’un cœur contenant plusieurs centaines d’assemblages de combustible. Ces assemblages contiennent de petites pastilles d’uranium empilées dans des tubes métalliques appelés barres de combustible. Ils sont immergés dans de l’eau qui sert à la fois de liquide de refroidissement et de modérateur. Le modérateur ralentit les neutrons libérés par la fission pour entretenir la réaction en chaîne et éviter une fusion.
Une barre de contrôle peut être insérée ou retirée pour réduire ou augmenter le taux de réaction. Dans les réacteurs à eau pressurisée (REP), ce sont des lames cruciformes insérées par le haut ; dans les réacteurs à eau bouillante (REB), elles sont insérées par le bas. Les réacteurs constituent l’une des sources les plus importantes et les plus fiables d’électricité sans carbone disponibles aujourd’hui. Le maintien d’un parc robuste de réacteurs nucléaires est essentiel pour parvenir à un avenir à faible émission de carbone et pour contribuer à l’efficacité du réseau électrique.
A quoi sert la fission du combustible d’uranium ?
L’un des principaux moyens de produire de l’énergie nucléaire est la fission du combustible d’uranium, qui libère l’énergie stockée dans le noyau des atomes. Cette énergie peut être convertie en chaleur, en rayonnement et en électricité.
L’uranium est constitué de minuscules particules appelées protons, neutrons et électrons. La liaison entre les protons et les neutrons rend difficile la séparation d’un atome. Mais lorsqu’un seul atome se brise, cette énergie supplémentaire est libérée et peut être utilisée pour produire de la vapeur et de l’électricité.
Dans une centrale électrique, la vapeur et la chaleur créées par la fission sont utilisées pour faire tourner des turbines qui entraînent des générateurs et produisent de l’électricité. Cette électricité est ensuite envoyée sur le réseau. En France, environ 20 % de l’électricité du pays provient de centrales nucléaires. L’énergie nucléaire créée par ces centrales est sûre, fiable et propre – sans émettre de gaz à effet de serre.
Comment refroidir les cœurs radioactifs ?
L’eau est un outil vital pour les centrales nucléaires. Elle refroidit les cœurs radioactifs qui génèrent de la chaleur, et chaque centrale en a besoin d’une énorme quantité.
Le processus de refroidissement produit des déchets contaminés qui doivent être filtrés avant d’être stockés ou rejetés dans l’environnement. Cela signifie que les installations nucléaires sont souvent construites sur des côtes ou entourées de grands lacs.
La plupart des centrales nucléaires du monde utilisent des méthodes de refroidissement par recirculation, qui transforment la vapeur en eau. Pour ce faire, l’eau passe par les condenseurs, puis est rejetée dans la mer, le lac ou la rivière à une température légèrement supérieure.
Quels sont les déchets produits par l’énergie nucléaire ?
L’énergie nucléaire est produite en utilisant le processus de fission pour diviser les atomes d’uranium. Cela crée de la chaleur et de la vapeur, qui sont ensuite utilisées pour faire bouillir de l’eau et faire tourner des turbines qui actionnent des générateurs pour produire de l’électricité.
Les déchets produits par l’énergie nucléaire sont peu nombreux, et ils sont entièrement confinés et gérés. Malgré cela, la meilleure façon de les éliminer fait l’objet de nombreux débats. En France, environ 80 000 tonnes de combustible nucléaire usé sont stockées dans des fûts sur le site des centrales. Il s’agit de tubes étroits de 4 m de long (1 cm de diamètre) remplis de petites pastilles de dioxyde d’uranium.
À l’heure actuelle, le DOE ne dispose d’aucun dépôt géologique permanent pour ces déchets de haute activité, et la recherche d’une solution est dans l’impasse depuis 2010. Pour éviter ces problèmes, les scientifiques recherchent des moyens de stocker plus durablement les déchets nucléaires liquides sous forme de solides immobiles comme le verre.