Structure de l'industrie de l'énergie

 

Comment fonctionne une centrale nucléaire ?

 

L'énergie nucléaire est la principale source d'énergie en France (https://www.edf.fr/groupe-edf/espaces-dedies/l-energie-de-a-a-z/tout-sur-l-energie/produire-de-l-electricite/le-nucleaire-en-chiffres), provenant de 58 réacteurs répartis sur l'ensemble du territoire. Mais comment fonctionne une centrale nucléaire, structure qui inquiète si souvent les habitants ?

 

Une électricité produite par des réactions chimiques

 

Le principe de l'énergie nucléaire repose sur des réactions de fission qui s'auto-entretiennent et créent un dégagement continu d'énergie : les neutrons libérés au moment de la fission vont aller frapper d'autres noyaux fissiles, et ainsi de suite selon une réaction en chaîne, que l'on appelle une cascade de fissions. Deux procédés permettent d'accroître les probabilités de rencontre entre neutrons et noyaux fissiles : l'enrichissement de l'uranium ; le ralentissement des neutrons par un modérateur. La chaleur des réactions de fission nucléaire va entraîner des turbines reliées à un alternateur, qui produit de l'électricité.

 

Les étapes de fonctionnement d'une centrale nucléaire

 

La structure d'une centrale nucléaire est assez simple, s'articulant autour de trois circuits.

Au cœur du réacteur se produit le phénomène de fission des atomes d'uranium ; la grande quantité de chaleur dégagée par celle-ci (la fission d'un seul gramme d'uranium crée plus de chaleur que la combustion d'une tonne de pétrole) fait s'accroître la température de l'eau qui circule tout autour du réacteur, laquelle ne peut néanmoins pas bouillir, même si elle est à 320 °C, car elle est maintenue sous une pression constante, à 155 bar, ce qui permet d'éviter son évaporation. On appelle ce circuit fermé le circuit primaire. Dans un réacteur nucléaire par ailleurs, des barres de contrôle (bore ou cadmium) permettent de maîtriser la cascade de fissions et de la maintenir à un rythme constant ; elles ont en effet la propriété d'absorber les neutrons. L'immersion entière de ces barres au cœur du réacteur arrête ainsi en deux secondes la cascade de fissions.

Autre composante de cette structure productrice d'énergie, le circuit secondaire, également fermé, en communication avec le premier via un générateur de vapeur ; à l'intérieur de ce générateur, l'eau chaude du premier circuit chauffe l'eau du second, qui devient alors de la vapeur ; la pression de cette vapeur actionne une turbine qui à son tour fait tourner un alternateur. L' énergie produite par la turbine va permettre à l'alternateur de donner naissance à un courant électrique alternatif.

Troisième circuit, le circuit de refroidissement permet à la vapeur du circuit secondaire d’être, à sa sortie de la turbine, retransformée en eau grâce à de l'eau froide qui circule au sein d'un condensateur ; cette eau provient de la mer ou d'un fleuve, ce qui explique que de nombreuses centrales se trouvent près d'un cours d'eau ou de la mer comme la centrale de Penly qui recourt à l'eau de la Manche. Parfois, la centrale nucléaire a des capacités de refroidissement d'eau limitée, de sorte qu'elle est équipée d'une tour aéro-réfrigérante qui prend alors le relais, créant les traînées blanches à la sortie des tours qui sont en réalité de la vapeur d'eau. L'eau refroidie par le condensateur peut alors suivre un nouveau cycle en réintégrant le générateur de chaleur.

Les trois circuits de cette structure sont étanches les uns par rapport aux autres, tout en opérant des échanges thermiques, afin d'éviter la dispersion de la substance radioactive hors de la centrale. Ces circuits sont enfermés dans une enceinte en béton étanche.

 

 

 

 

 

 

Pour aller plus loin:

Libéralisé depuis des années, le marché de l'énergie est actuellement « ouvert à toute concurrence ». Toutefois, pour les nouveaux investisseurs sur ce marché, l'entrée s'avère pénible. Les deux établissements, auparavant en situation de monopole, à savoir EDF et Engie, restent jusqu'à ce jour dominants. Les concurrents n'arrivent pas à avancer et à gagner plus de part de marché.

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