Les centrales nucléaires
Généralités
Une centrale nucléaire est une centrale électrique, utilisant la fission nucléaire pour produire de la chaleur, chaleur convertie ensuite en électricité. C'est l'outil principal de la mise en œuvre civile de l'énergie nucléaire dans l'état actuel des techniques.
Fonctionnement
Schématiquement, une centrale nucléaire de type REP (Réacteur à Eau sous Pression) est formée d'une chaudière nucléaire, le réacteur et, d'une installation thermique qui transforme la chaleur en électricité, tout à fait analogue à une centrale thermique classique.
Pour fonctionner, celle-ci a besoin d'une source chaude et d'une source froide. La source chaude est fournie par l'eau du circuit primaire, à environ 300 °C (280 °C en entrée et 320 °C en sortie).
La source froide est fournie par l'eau d'un cours d'eau ou de la mer, ou bien de l'air ambiant par évaporation dans des tours aéroréfrigérantes.
Trois circuits d'eau, sont mis en œuvre :
Le circuit primaire se trouve dans l'enceinte de confinement. Il transporte de l'eau liquide sous pression (155 bars en fonctionnement normal), en circuit fermé, qui échange la chaleur entre le réacteur nucléaire et le générateur de vapeur, l'eau du circuit primaire a comme autre utilité la thermalisation des neutrons ou modération, sans laquelle les neutrons issus de la réaction nucléaire de fission auraient une vitesse trop grande pour interagir avec les atomes d'uranium 235.
Le circuit secondaire, en circuit fermé également, utilise de l'eau comme fluide caloporteur. Il transporte ce fluide du générateur de vapeur à la turbine, dans laquelle la vapeur se détend, puis au condenseur où le fluide redevient liquide et, le ramène à l'échangeur de chaleur du réacteur.
Le circuit de refroidissement assure le refroidissement du condenseur. L'eau est refroidie par un courant d'air dans une tour aéroréfrigérante d'où une petite partie (1,5 %) de l'eau s'échappe en vapeur en forme de panache blanc. L'eau de refroidissement peut aussi être échangée directement avec un fleuve ou la mer.
La turbine entraîne l'alternateur qui produit le courant électrique.
Une centrale nucléaire comprend généralement plusieurs « tranches » nucléaires. Chaque tranche comprend l'ensemble de la chaîne de production d'électricité, c'est-à-dire un réacteur nucléaire d'une part, l'échangeur de chaleur au milieu et la turbine couplée à l'alternateur d'autre part.
La puissance d'une tranche nucléaire française est couramment de 900 ou de 1 450 mégawatts.
Les différents types de centrales
Centrale à réacteur à uranium naturel, modéré par du graphite, refroidi par du dioxyde carbone (filière uranimu-graphite-gaz) ; comme la centrale du Bugey, première centrale nucléaire en France. Cette filière, qui était une réussite technologique, fût abandonnée pour la filière REP pour des raisons économiques.
Centrale à réacteur utilisant de l'uranium naturel modéré par de l'eau lourde (filière canadienne CANDU.)
Centrale à réacteur à eau pressurisée (REP) (PWR en anglais) ; ce type de réacteur utilise de l'oxyde d'uranium enrichi comme combustible, et est modéré et refroidi par de l'eau ordinaire sous pression. Les REP constituent l'essentiel du parc actuel : 60 % dans le monde et 80 % en Europe. La France a opté pour ce type de réacteur, alors sous licence Westinghouse, en 1969.
Centrale à réacteur à eau bouillante (REB) ; ce type de réacteur est assez semblable à un réacteur à eau pressurisée, à la différence importante que l'eau primaire se vaporise dans le cœur du réacteur, ceci en fonctionnement normal.
Centrale à réacteur Surgénérateur à neutrons rapides, comme Superphénix. Les centrales nucléaires du futur
EDF va implanter une centrale nucléaire de type EPR (European Pressurised water reactor) sur le site de Flamanville, dans la Manche.
