Énergie et environnement

Comment fonctionne exactement l'énergie nucléaire?

Comment fonctionne exactement l'énergie nucléaire?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Avec toute la controverse autour des centrales nucléaires, il ne fait aucun doute qu'elles sont une prouesse technologique incroyable. Mais comment fonctionnent-ils exactement?

Ici, nous faisons une brève visite d'une centrale nucléaire et discutons des différents types de centrales et de certains des avantages et des inconvénients de la technologie.

CONNEXES: FUSION NUCLÉAIRE AU 21e SIÈCLE

Comment fonctionne l'énergie nucléaire et quels sont ses types?

En bref, les centrales nucléaires (fission nucléaire) fonctionnent en exploitant la puissance de l'atome pour faire bouillir l'eau, produire de la vapeur et faire tourner une turbine pour produire de l'électricité. Ce sont, en fait, des chaudières très sophistiquées avec une turbine attachée.

Bien sûr, il y a beaucoup plus à eux que cela.

Les principaux composants d'une centrale nucléaire sont, plus ou moins, les suivants (bien que les conceptions varient):

  • Combustible nucléaire (comme l'uranium ou le plutonium)
  • Réacteur nucléaire et modérateur (une substance qui ralentit les neutrons - comme le graphite ou l'eau)
  • Liquide de refroidissement du réacteur (généralement de l'eau)
  • Tiges de contrôle (par exemple graphite)
  • Bouclier ou système / structure de confinement
  • Récipient sous pression
  • Générateur de vapeur
  • Lignes de vapeur
  • Pompes
  • Turbine à vapeur
  • Tour de refroidissement et condenseur

Comme indiqué précédemment, les composants et la configuration peuvent varier en fonction du type de réacteur nucléaire en question. À ce jour, les types les plus courants de réacteurs nucléaires sont les suivants:

  • Réacteur à eau pressurisée (REP) - Plus que65% des réacteurs nucléaires commerciaux aux États-Unis sont des REP. L'usine de Three-Mile Island était de type PWR.
  • Réacteur à eau bouillante (BWR) - Environ un tiers de tous les réacteurs aux États-Unis sont des REB. Fukushima était un réacteur de type BWR.
  • Réacteur à eau lourde sous pression (PHWR) - Le plus courant au Canada et en Inde.
  • Réacteur avancé refroidi au gaz (AGR) - Réacteurs dits de deuxième génération refroidis au gaz principalement utilisés au Royaume-Uni. Ceux-ci utilisent le dioxyde de carbone comme liquide de refroidissement principal.
  • Réacteur à eau légère modéré au graphite (RBMK) - Les réacteurs de conception soviétique qui sont similaires aux REB, cependant, au lieu d'un récipient sous pression entourant tout le cœur, chaque assemblage combustible est enfermé dans un tuyau individuel pour permettre l'écoulement de l'eau de refroidissement autour du combustible. Tchernobyl était un réacteur nucléaire RBMK.
  • Réacteurs avancés - Il s'agit de nombreux types de réacteurs nouveaux ou expérimentaux, comme les petits réacteurs modulaires (SMR). Beaucoup d'entre eux n'utilisent pas d'eau pour le refroidissement, certains utilisant du métal liquide, du sel fondu ou de l'hélium pour chauffer l'eau à la vapeur.
  • Réacteurs à neutrons rapides (FNR) - Ces réacteurs se dispensent de modérateurs et utilisent à la place des neutrons dits rapides. Ils sont plus efficaces pour la production d'énergie mais sont plus coûteux à construire.
  • Centrales nucléaires flottantes - À l'exception des réacteurs nucléaires embarqués, ces types de réacteurs sont construits sur de grandes barges qui ont tendance à être amarrées en permanence.

Il y a actuellement autour 450 réacteurs nucléaires commerciaux à fission en service dans le monde. Quatre-vingt-dix-huit d'entre eux se trouvent uniquement aux États-Unis, et on fait valoir qu'ils sont l'une des sources d'énergie les plus sûres et les plus efficaces au monde.

Comment l'énergie nucléaire est-elle produite étape par étape?

L'énergie nucléaire est exploitée pour produire de l'électricité en plusieurs étapes de base. Dans la majorité des cas, dans les réacteurs commerciaux, il suit plus ou moins les étapes suivantes.

  1. Les neutrons entrent en collision avec des atomes de carburant (généralement de l'uranium) et se séparent pour libérer des neutrons de l'atome cible, qui à leur tour entrent en collision avec d'autres atomes de carburant, provoquant ainsi une réaction en chaîne.
  2. Cette réaction en chaîne peut être contrôlée à l'aide de «barres de contrôle», qui absorbent une partie des neutrons afin d'éviter que le système ne devienne incontrôlable.
  3. Ce processus élève rapidement la température du réacteur à quelque part de l'ordre de520 degrés Fahrenheit (271 degrés Celsius).
  4. À cette température, le liquide de refroidissement (généralement de l'eau) est rapidement chauffé et s'évapore en vapeur.
  5. Cette vapeur est ensuite entraînée ou pompée vers une grande turbine et de l'électricité est produite.
  6. Cette électricité est utilisée pour faire fonctionner le réacteur et dirigée vers un réseau électrique pour la consommation commerciale.

La fission n'est pas le seul type de réaction nucléaire. L'énergie de fusion pourrait théoriquement également être utilisée pour produire de l'électricité en utilisant la chaleur des réactions de fusion nucléaire. Dans un processus de fusion, deux noyaux atomiques plus légers se combinent pour former un noyau plus lourd, qui libère de l'énergie. Plusieurs types de réacteurs de fusion expérimentaux ont été conçus et construits, mais aucun n'est actuellement commercialement opérationnel. Pour les réacteurs nucléaires à fusion, le processus serait légèrement différent.

  1. Un matériau combustible (tel que du deutérium ou du tritium gazeux) est injecté dans la chambre de fusion. Pour les réacteurs Tokamak, il s'agit d'une enceinte à vide en forme de beignet.
  2. Ce mélange gazeux est ensuite porté à des températures très élevées (Des centaines de millions de degrés). Des températures extrêmes de cette ampleur sont atteintes par diverses méthodes, mais certains réacteurs à fusion expérimentaux utilisent des micro-ondes ou d'autres sources d'énergie.
  3. Cela provoque l'ionisation du carburant et la formation d'un plasma avec suffisamment d'énergie pour, espérons-le, permettre la fusion entre des atomes maintenus à proximité les uns des autres. Ceci est plus facile à dire qu'à faire, car cela est réalisé en utilisant des champs magnétiques très puissants ou une autre méthode de confinement.
  4. Une fois la fusion réalisée, d'énormes quantités d'énergie sont libérées qui peuvent ensuite être utilisées pour surchauffer le liquide de refroidissement.
  5. La vapeur résultante est ensuite utilisée pour alimenter une turbine afin de produire de l'électricité.

Alors que les chercheurs ont pu réaliser des réactions de fusion limitées et confinées, le processus est très énergivore. Jusqu'à présent, ils ont tous atteint un rendement énergétique négatif, ce qui signifie qu'ils sont plus chers à exploiter que ce qu'ils obtiennent en retour sous forme d'énergie générée.

L'énergie nucléaire et l'énergie nucléaire sont-elles identiques?

Ces deux termes, bien qu'apparemment similaires, sont en fait assez différents dans la pratique.

Énergie est "en physique, la capacité de travailler. Il peut exister sous des formes potentielles, cinétiques, thermiques, électriques, chimiques, nucléaires ou sous d'autres formes diverses. Il y a, en outre, la chaleur et le travail, c'est-à-direénergie en cours de transfert d'un corps à un autre. "- Encyclopedia Britannica.

Puissance est quelque chose d'un peu différent. "Les unités de puissance sont celles du travail (ou de l'énergie) par unité de temps, telles que les pieds-livres par minute, les joules par seconde (ou watts) et les ergs par seconde. La puissance peut également être exprimée comme le produit de la force appliquée pour se déplacer un objet et la vitesse de l'objet dans la direction de la force. " - Encyclopédie Britannica.

Lorsqu'il s'agit de l'utilisation de l'énergie et de l'énergie nucléaires, les termes sont souvent utilisés de manière interchangeable. Mais il y a en fait une distinction subtile mais importante entre les deux.

Énergie nucléaire est, techniquement parlant, la puissance libérée lorsqu'un atome est divisé par fission. Ceci est généralement exprimé en mégaélectrons volts (MeV).

Pouvoir nucléaire est, techniquement, le travail résultant produit par une centrale nucléaire sur un temps donné généralement exprimé en mégawatts (MW) ou gigawatts (GW).

Quel est le problème avec l'énergie nucléaire?

L'énergie nucléaire a longtemps été défendue comme la réponse à une énergie presque illimitée. Mais malgré l'adoption et le développement hâtifs de l'énergie nucléaire, celle-ci est tombée en disgrâce ces dernières années.

Mais pourquoi?

L'une des principales raisons peut être une apparente incompréhension de la technologie. Dans l'esprit de certains, il est souvent associé à ses cousins ​​incroyablement destructeurs, les armes nucléaires.

Les rares accidents et incidents nucléaires qui ont eu lieu, mais incroyablement spectaculaires, constituent un autre problème de la RP de l'énergie nucléaire. Bien que l'énergie nucléaire soit généralement l'un des moyens les plus sûrs de produire de l'énergie, lorsqu'elle tourne mal, elle tourne vraiment mal.

Les accidents liés à l'énergie nucléaire sont principalement dus à des erreurs humaines, à des catastrophes naturelles ou à des défauts de conception. Dans le même temps, la technologie elle-même est l'une des industries les plus réglementées, respectueuses de l'environnement et de la sécurité au monde.

Les débats antérieurs ont atteint leur apogée dans les années 70 et 80 et portaient principalement sur la prolifération nucléaire et les risques sécuritaires de l'industrie. Mais il y a eu une résurgence du débat ces dernières années sur le thème du changement climatique.

Alors que beaucoup ont mis leur foi dans les technologies renouvelables pour atténuer le changement climatique, ceux du côté pro-nucléaire du débat ont avancé que le nucléaire est le meilleur moyen de décarboniser rapidement notre consommation d'énergie.

L'énergie nucléaire est une source d'énergie à haute énergie sans carbone et, malgré les accidents du passé, sans doute plus sûre que la production d'énergie à base de pétrole. Même ainsi, il est encore potentiellement dangereux pour les gens et la planète.

De plus, l'extraction et le raffinage de l'uranium sont énergivores et hautement polluants, ce qui pourrait compenser les avantages de l'énergie nucléaire. Il y a aussi des problèmes avec le stockage et l'élimination sûrs du combustible nucléaire usé.

Des progrès ont été réalisés dans le stockage et le recyclage des déchets nucléaires. Les centrales électriques de nouvelle génération permettent de recycler la grande majorité de ces déchets. Une autre statistique intéressante est que tout le combustible usé de chaque centrale nucléaire depuis les années 1950 ne remplirait qu'un espace de la taille d'un terrain de football à une profondeur d'environ 9 mètres.

Une grande partie de ces déchets est stockée en toute sécurité dans des dépôts hautement réglementés et surveillés. Dans la plupart des cas,99% de ces déchets restent radioactifs moins de 300 ans.

Parmi les autres préoccupations liées à l'énergie nucléaire, citons le fait qu'elle coûte cher à développer, qu'elle doit être construite près d'une source d'eau (les SMR peuvent être l'exception) et qu'elle tire des ressources du développement des énergies renouvelables.

Comme pour tout débat sur n'importe quel sujet, nous vous laisserons arriver à votre propre conclusion sur la question. Mais ce qui est clair, c'est que compte tenu des préoccupations croissantes concernant le changement climatique, il doit y avoir un débat juste et ouvert sur les avantages et les inconvénients de l'énergie nucléaire. L'énergie nucléaire peut faire partie de la solution.


Voir la vidéo: À votre écoute! Charles Gave répond aux questions des auditeurs. (Mai 2022).


Commentaires:

  1. Dareau

    Entre nous, je vous conseille d'essayer de rechercher sur google.com

  2. Marschall

    Vous donnez plus d'informations.

  3. Zolobar

    la réponse compétente

  4. Manos

    Absolument d'accord avec le post précédent

  5. Telford

    Juste une excellente idée vous a rendu visite

  6. Bob

    Réponse faisant autorité, informatif ...



Écrire un message