Centrale nucléaire

Centrale nucléaire de Golfech (France)

Centrale nucléaire de Leibstadt (Suisse)

Une centrale nucléaire est un site industriel qui utilise la fission de noyaux atomiques pour produire de la chaleur, dont une partie est transformée en électricité (entre 30 % et 40 % en fonction de la différence de température entre la source froide et chaude). C'est la principale mise en œuvre de l'énergie nucléaire dans le domaine civil.

Une centrale nucléaire est constituée d'un ou plusieurs réacteurs nucléaires dont la puissance électrique varie de quelques mégawatts à environ 1 500 mégawatts (pour les réacteurs actuellement en service)^[1].

En 2009, 439 réacteurs fonctionnent dans 31 pays différents dans le monde, dont 58 réacteurs en France, soit un total de 370 gigawatts produisant environ 14 % de l'électricité mondiale (voir la liste de réacteurs nucléaires).

La catastrophe de Tchernobyl a conduit à plusieurs moratoires ; la baisse des prix du pétrole durant les années 1990 a renforcé cette tendance, conduisant à construire moins de nouveaux réacteurs dans le monde. Parallèlement, les centrales vieillissent : en 2006, la majorité des réacteurs avaient de 15 à 36 ans, sept ayant de 37 à 40 ans^[2].

À partir du milieu de la décennie 2000, la remontée des prix des énergies, tirées par les hydrocarbures et le coût des gaz à effet de serre, a conduit à de nouvelles constructions de réacteurs : par exemple, la Finlande s'est engagé dans la construction d’un réacteur pressurisé européen (EPR) à Olkiluoto depuis 2003, la construction d’un EPR à Flamanville (France) est en cours depuis 2007 et 27 réacteurs sont aussi en construction en Chine^[3] .

Suite à l'accident nucléaire de Fukushima en 2011, un certain nombre de pays ont revu leur politique de développement de l'énergie nucléaire, ce qui pourrait limiter la reprise annoncée du nucléaire. Par exemple, le gouvernement chinois a décidé de geler les nouvelles autorisations de centrales nucléaires en Chine^[4],[5] Angela Merkel et le gouvernement allemand a annoncé sa décision de fermer toutes ses centrales nucléaires avant fin 2022^[6], l'Italie a stoppé ses projets nucléaires^[7], la Suisse ne renouvellera pas ses centrales^[8], etc.

Cependant dans l'attente de la montée en puissance d'autres énergies alternatives et des économies d'énergie annoncées, l'impact sur la production de CO₂ est immédiat: selon CDC climat, l'arrêt pour trois mois des sept centrales nucléaires décidé au lendemain de l'accident de Fukushima, va entraîner une augmentation de près de 13 % des émissions de CO₂ en Allemagne dans l'immédiat^[9].

Histoire

Installation de la cuve du premier réacteur EBR-1 (USA)

Dès le 20 décembre 1951, la première centrale nucléaire entre en service aux États-Unis au Experimental Breeder Reactor I (EBR-I) près de la ville d'Arco (Idaho)^[10]. Le 27 juin 1954, une centrale nucléaire civile est connectée au réseau électrique à Obninsk en Union soviétique, avec une puissance de production d'électricité de cinq mégawatts. Les centrales nucléaires suivantes furent celles de Marcoule en Provence le 7 janvier 1956, de Sellafield au Royaume-Uni, connectée au réseau en 1956, et le réacteur nucléaire de Shippingport aux États-Unis, connecté en 1957. Cette même année, les travaux de construction du premier réacteur à usage civil en France (EDF1) démarrèrent à la centrale nucléaire de Chinon.

La puissance nucléaire mondiale a augmenté rapidement, s'élevant de plus de 1 gigawatt (GW) en 1960 jusqu'à 100 GW à la fin des années 1970, et 300 GW à la fin des années 1980. Depuis, la capacité mondiale a augmenté beaucoup plus lentement, atteignant 366 GW en 2005, en raison du programme nucléaire chinois. Entre 1970 et 1990 étaient construits plus de 5 GW par an (avec un pic de 33 GW en 1984). Plus des deux tiers des centrales nucléaires commandées après janvier 1970 ont été annulées.

Les coûts économiques croissants, dus aux durées de construction de plus en plus longues, et le faible coût des combustibles fossiles, ont rendu le nucléaire moins compétitif dans les années 1980 et 1990. Par ailleurs, dans certains pays, l'opinion publique, inquiète des risques d'accidents nucléaires et du problème des déchets radioactifs, a conduit à renoncer à l'énergie nucléaire.

Description

Schéma de principe d'une centrale nucléaire

salle de commande d'une centrale nucléaire

Une centrale nucléaire regroupe l'ensemble des installations permettant la production d'électricité sur un site donné. Elle comprend fréquemment plusieurs tranches, identiques ou non ; chaque tranche correspond à un groupe d'installations conçues pour fournir une puissance électrique donnée (par exemple 900 MWe, 1 300 MWe ou 1 450 MWe). En France, une tranche comprend généralement :

• le bâtiment réacteur, généralement double enceinte étanche qui contient le réacteur nucléaire, le pressuriseur qui a pour fonction de maintenir l'eau (traitée) du circuit primaire à l'état liquide, les générateurs de vapeur (trois ou quatre selon la génération), le groupe motopompe primaire servant à faire circuler le fluide caloporteur (eau), le circuit d'eau primaire, dont le rôle principal est d'assurer le transfert thermique entre le cœur du réacteur et les générateurs de vapeur, et une partie du circuit d'eau secondaire ;
• le bâtiment combustible : collé au bâtiment réacteur, il sert de stockage des assemblages du combustible nucléaire avant, pendant les arrêts de tranche et pour le refroidissement du combustible déchargé (un tiers du combustible est remplacé tous les 12 à 18 mois). Le combustible est maintenu immergé dans des piscines dont l'eau sert d'écran radiologique ;
• le bâtiment salle des machines, qui contient principalement :
  • une ligne d'arbre comprenant les différents étages de la turbine à vapeur et l'alternateur (groupe turbo-alternateur),
  • le condenseur, suivi de turbopompes alimentaires (fonctionnement normal, de secours) ;
• les locaux périphériques d'exploitation (salle de commande…) ;
• des bâtiments annexes qui contiennent notamment des installations diverses de circuits auxiliaires nécessaires au fonctionnement du réacteur nucléaire et à la maintenance, les tableaux électriques alimentant tous les auxiliaires et générateurs Diesel de secours ;
• une station de pompage pour les tranches dont le refroidissement utilise l'eau de mer, de fleuve ou de rivière, et éventuellement une tour aéroréfrigérante (la partie la plus visible d’une centrale nucléaire ; hauteur de 28 m pour la CNPE de Chinon, jusqu'à 178 m pour la CNPE de Civaux^[11]).

Les autres installations de la centrale électrique comprennent :

• un ou plusieurs postes électriques permettant la connexion au réseau électrique par l'intermédiaire d'une ou plusieurs lignes à haute tension, ainsi qu'une interconnexion limitée entre tranches ;
• les bâtiments technique et administratif, un magasin général…

Les différents types de réacteurs

Vue en coupe d'un réacteur à eau pressurisée

Une centrale nucléaire est équipée d'un ou plusieurs réacteurs nucléaires. Un réacteur nucléaire peut appartenir à diverses filières :

• réacteur à eau bouillante, modéré au graphite de conception soviétique (RBMK) ;
• réacteur à uranium naturel, modéré par du graphite, refroidi par du dioxyde de carbone (filière uranium naturel graphite gaz ou UNGG) ; dont le premier réacteur à usage civil en France (EDF1). Cette filière fut abandonnée pour la filière REP pour des raisons économiques. Les centrales françaises de ce type sont actuellement toutes à l'arrêt ; par contre, certaines centrales britanniques du même type (Magnox) sont encore en service ;
• réacteur utilisant de l'uranium naturel modéré par de l'eau lourde (filière canadienne CANDU) ;
• 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. Une variante en est le réacteur à eau pressurisée de conception soviétique (WWER) ;
• réacteur à eau bouillante (REB) (BWR en anglais) ; 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 ;
• réacteur à eau lourde pressurisée (PHWR) ;
• réacteur avancé à gaz (AGR) ;
• réacteur nucléaire à neutrons rapides et à caloporteur sodium, comme le Superphénix européen ou le BN-600 russe ;
• réacteur à sels fondus
• réacteur liquide au nitrate d'uranyle

Réacteurs nucléaires et centrales en projet

La répartition des centrales nucléaires dans le monde est très hétérogène : deux tiers des centrales sont en Europe de l'Ouest, aux États-Unis et au Japon

Le nombre de réacteurs nucléaires en construction dans le monde a diminué au début des années 2000. Alors que pour la seule année 1970 la construction de 37 nouveaux réacteurs avait été entamée dans le monde, et que 6 étaient mis en service opérationnel, en 2005, seuls 3 réacteurs neufs étaient en début de construction dans le monde, pendant que seuls 4 réacteurs achevés se connectaient au réseau. Cette diminution a commencé en 1986 (date de la catastrophe de Tchernobyl et s'est stabilisée vers 1994, date à partir de laquelle la construction a stagné à un taux de de 2 à 3 réacteurs en début de construction par an)^[12].
Au Japon, le surgénérateur Super Monju fonctionnait en 2006, avec 246 MWe de production et en France, le surgénérateur Phénix fonctionnait en 2006 pour une puissance de 233 MWe (source AIEA, 2006). Compte tenu d'une forte opposition politique, la filière surgénération a subi un moratoire (le réacteur Superphénix français a été fermé prématurément). Cependant, compte tenu de l'utilisation d'une plus grande proportion d'uranium naturel par ce type de réacteur et pour économiser cette ressource, cette filière est celle qui sera le plus probablement mise en œuvre en premier en tant que réacteur de quatrième génération.
Depuis 2006, mais surtout 2007, la demande repart poussée par les besoins énormes de la Chine en énergie et la hausse généralisée des énergies fossiles. Ainsi en octobre 2010, 24 centrales nucléaires sont en construction et 38 en projet en Chine, soit environ 70 000 MWe à mettre en service sur une dizaine d'années, c'est-à-dire plus que la totalité du parc nucléaire français.

• L'industrie du nucléaire électrique française a par exemple conçu un réacteur de nouvelle génération : EDF doit, en France, implanter une centrale nucléaire de type EPR (European Pressurised water Reactor) sur le site de Flamanville, dans la Manche, d'une puissance prévue de 1 600 MW. (Investissement d'un coût estimé à 3 milliards d'euros en 2003, revu à 5 Mds€ en 2010).
• De son côté, l'entreprise russe Sevmash a annoncé avoir entamé le 14 juin 2006 la construction de la 1^re Centrale Nucléaire Flottante au monde (PATES / ПАТЭС) en utilisant les technologies développées pour les sous-marins nucléaires militaires. Selon son fabricant, ce réacteur flottant pourrait fournir de l'électricité à de grandes villes isolées du Grand Nord, à un coût moindre que par les énergies fossiles.

Fonctionnement technique

Réacteur à eau bouillante :

1. barre d'arrêt d'urgence
2. barre de contrôle
3. assemblage combustible
4. protection biologique
5. sortie de vapeur
6. entrée de l'eau
7. protection thermique

Une centrale nucléaire a le même fonctionnement qu'une chaudière. Un combustible (en l'occurrence nucléaire) permet de créer de la chaleur. Cette chaleur permet au travers d'un échangeur de transformer de l'eau en vapeur, qui accélérée entraînera mécaniquement une turbine. Cette turbine entraînera à son tour un alternateur qui produira l'électricité. La production de chaleur est obtenue dans le réacteur. L'échangeur porte le nom de « générateur de vapeur » (GV).

Dans une tranche nucléaire, le réacteur nucléaire est en amont d'une installation thermique qui produit de la vapeur transformée en énergie mécanique au moyen d'une turbine à vapeur ; l'alternateur utilise ensuite cette énergie mécanique pour produire de l'électricité.

La différence essentielle entre une centrale nucléaire et une centrale thermique classique est matérialisée par le remplacement d'un ensemble de chaudières consommant des combustibles fossiles par des réacteurs nucléaires.

Pour récupérer de l'énergie mécanique à partir de chaleur, il est nécessaire de disposer d'un circuit thermodynamique : une source chaude, une circulation et une source froide. Dans une centrale nucléaire, ce circuit est forcé (car utilisation de pompes). Pour simplifier :

• pour un réacteur de type REP (Réacteur à eau pressurisée), la source chaude est fournie par l'eau du circuit primaire, à la température moyenne de 306 °C (286 °C en entrée et 323 °C en sortie de réacteur, cette dernière variant selon la puissance de la tranche) ;
• la source froide du circuit de refroidissement peut être fournie par pompage d'eau de mer ou de fleuve (le système est parfois complété d'une tour aéroréfrigérante).

Ainsi, une tranche nucléaire de type REP comporte trois circuits d'eau importants indépendants, détaillés ci-après.

Circuit primaire fermé

Le circuit primaire se situe dans une enceinte de confinement. Il est constitué d'un réacteur intégrant des grappes de contrôle et le combustible, et, suivant le type de tranche, de 3 ou 4 GV associés respectivement à une pompe primaire centrifuge (une par GV ; masse de 90 t environ), un pressuriseur (comprenant des gaines chauffantes) assurant le maintien de la pression du circuit à 155 bar. Il véhicule, en circuit fermé, de l'eau liquide^[13] sous pression qui extrait les calories du combustible pour les transporter aux GV (rôle de fluide caloporteur). L'eau du circuit primaire a aussi comme utilité la modération des neutrons (rôle de modérateur) issus de la fission nucléaire. La thermalisation des neutrons les ralentit pour leur permettre d'interagir avec les atomes d'uranium 235 et déclencher la fission de leur noyau. Par ailleurs, l'eau procure un effet stabilisateur au réacteur : si la réaction s'emballait, la température du combustible et de l'eau augmenterait. Cela provoquerait d'une part, une absorption des neutrons par le combustible (effet combustible) et d'autre part une modération moindre de l'eau (effet modérateur). Le cumul de ces deux effets est dit « effet puissance » : l'augmentation de ce terme provoquerait l'étouffement de la réaction d'elle-même, c'est un effet auto-stabilisant.

Circuit secondaire fermé

Le circuit d'eau secondaire se décompose en deux parties :

• entre le condenseur et les GV, l'eau reste sous forme liquide : c'est l'alimentation des GV ; des turbopompes alimentaires permettent d'élever la pression de cette eau, et des échangeurs de chaleur en élèvent la température (60 bar et 220 °C) ;
• cette eau se vaporise dans 3 ou 4 GV (suivant le type de tranche, 900 ou 1 300 / 1 450 MW) et les tuyauteries de vapeur alimentent successivement les étages de la turbine disposés sur une même ligne d'arbre. La vapeur acquiert une grande vitesse lors de sa détente permettant ainsi d'entraîner les roues à aubages de la turbine.

Celle-ci est composée de plusieurs étages séparés et comportant chacun de nombreuses roues de diamètre différent. Dans un premier temps, la vapeur subit une première détente dans un corps haute pression (HP, de 55 à 11 bar), puis elle est récupérée, séchée et surchauffée pour subir une seconde détente dans les trois corps basse pression (BP, de 11 à 0,05 bar). On utilise les corps BP dans le but d'augmenter le rendement du cycle thermohydraulique.
La sortie du dernier étage de la turbine donne directement sur le condenseur, un échangeur de chaleur dont la pression est maintenue à environ 50 mbar absolu (vide) par la température de l'eau du circuit de refroidissement (selon la courbe de saturation eau/vapeur). Des pompes à vide extraient les gaz incondensables en phase gaz du mélange (principalement l'oxygène moléculaire et le diazote). L'eau condensée dans cet appareil est réutilisée pour réalimenter les GV.

Circuit de refroidissement semi-ouvert

Ce circuit assure le refroidissement du condenseur. L'eau de refroidissement est échangée directement avec la mer, un fleuve ou une rivière, par l'intermédiaire de pompes de circulation. Pour ces deux derniers cas, l'eau peut être refroidie par un courant d'air dans une tour aéroréfrigérante d'où une petite partie (environ 0,75 m³⋅s^-1 soit 1,7 m³ par kWh produit^[14]) de l'eau s'évapore puis se condense sous forme du panache blanc.

Production d’électricité / Évacuation d’énergie

L'énergie mécanique produite par la turbine sert à entraîner l'alternateur (rotor d'une masse d'environ 150 t) qui la convertit en énergie électrique, celle-ci étant véhiculée par le réseau électrique.

Lorsque la tranche nucléaire débite de la puissance électrique sur le réseau, on dit qu'elle est « couplée » au réseau.

La perte du réseau, par exemple suite à un incident, entraîne la déconnexion de l'alternateur au réseau et nécessite une réduction immédiate de l'alimentation en vapeur de la turbine par ouverture de vannes de by-pass vers le condenseur disposées sur les tuyauteries de vapeur, faute de quoi sa vitesse de rotation augmenterait jusqu'à son déclenchement (protection visant à éviter sa destruction). La tranche reste alors en service à faible puissance : le groupe turboalternateur (turbine + alternateur) est en rotation et reste prêt au recouplage immédiat sur le réseau. La tranche est alors « ilotée » : elle alimente elle-même ses auxiliaires.

Rendement d'une centrale nucléaire

Le rendement théorique des centrales nucléaires françaises actuelles est d'environ 33 %^[15]. Les centrales électriques alimentées au fioul ou au charbon possèdent un rendement un peu supérieur (environ 40 %) car elles fonctionnent avec une température de vapeur plus élevée (moins de contraintes de sécurité).
Avec de nouveaux générateurs de vapeur, la pression secondaire des nouveaux réacteurs EPR atteint quasiment 80 bars ce qui, d'après ses promoteurs, représente la valeur conduisant au maximum de rendement pour un cycle à eau vapeur saturée soit sensiblement 36 % (cf EPR "Différences en termes de performances").

Contrairement à certains autres pays, en France les réacteurs nucléaires électrogènes ne sont pas utilisés pour faire de la cogénération^[16],[17].

Nuisances

Déchets

Les déchets radioactifs proviennent de différentes étapes du cycle du combustible nucléaire. Environ 10 % de ces déchets sont des éléments de forte activité radiologique ou de longue demi-vie^[18]. La gestion de ces déchets est un processus complexe, en général confiée à une organisation spécifique.

Émissions de CO₂

Le remplacement des centrales nucléaires actuelles par des centrales à énergie fossile aurait pour effet immédiat une augmentation de la production de CO₂^[9]. Cependant l'énergie électrique d'origine nucléaire produit aussi du CO₂, par exemple les mines d’uranium produisent des quantités considérables de gaz à effet de serre qui dépassent largement celles nécessaires pour mettre en place des énergies renouvelables, éolienne, hydraulique ou biogaz, de même la fabrication des cellules photovoltaïques n'est pas dénuée d'impact sur la production de gaz à effet de serre^[19].

La productivité réelle de l'éolien et du photovoltaïque dépend beaucoup de la qualité du site d'implantation. La production n'est pas émettrice mais la fabrication, l'installation et la connexion au réseau provoquent des rejets qui sont plus ou moins bien compensés par la production d'électricité. Pour la biomasse, la gestion des forêts exploités peut aboutir aussi bien à de fort rejet de CO₂ qu'à de la séquestration : augmentation de la matière organique, production de bois énergie à partir de rémanent forestier de la production de bois d'oeuvre.

Rejets thermiques

En plus de déchets radioactifs et du CO₂, une centrale nucléaire produit des « déchets » thermiques. En effet, comme toute centrale thermique, seulement 30 à 40 % environ de l'énergie produite est transformée en électricité (cf plus haut le paragraphe sur le rendement), le surplus d'énergie produit est dissipé sous forme de chaleur, conduisant à un réchauffement de l'air et de l'eau (source froide nécessaire au fonctionnement de toute centrale thermique).

Ce réchauffement ou « rejet thermique » constitue une pollution thermique permanente inhérente au fonctionnement de la centrale. L'impact de cette pollution dépend du facteur de dilution et de la température du rejet. Le panache blanc (vapeur d'eau) issu des tours de refroidissement est l'aspect le plus visible de cette pollution.

Fiabilité

Risques d'accident

L'« accident majeur » examiné par les études de sûreté est la fusion du cœur d'un réacteur nucléaire.

Pour les centrales nucléaires françaises de première génération, l'objectif était d'avoir une probabilité de fusion du cœur inférieure à 5 sur 100 000 par réacteur et par an^[23]. Cette sûreté a été améliorée dans la deuxième génération^[24]. Les chiffres pour les centrales allemandes sont comparables. Selon « l’étude officielle allemande sur les risques nucléaires, phase B », la probabilité d’une catastrophe nucléaire majeure dans une centrale après 40 ans de fonctionnement, est de 0,1 pour cent^[25], ce qui correspond à 2,5 accidents par réacteur et par 100 000 ans de fonctionnement. Ce niveau de sûreté était un peu supérieur à celui constaté dans le reste du monde : début 2009, l'industrie nucléaire avait accumulé une expérience totale de 13 000 années x réacteur de fonctionnement^[26].

Plusieurs accidents avec fusion partielle ou totale du cœur se sont produits dans le monde (voir Liste des accidents nucléaires) :

• en 1957, incendie de Windscale
• en 1969 et en 1980, fusion d'éléments combustibles des réacteurs A1 et A2 de la centrale nucléaire de Saint-Laurent
• en 1979, accident nucléaire de Three Mile Island
• en 1986, catastrophe de Tchernobyl.

Sarcophage sur le réacteur n°4 de Tchernobyl

• en 2011, l'accident de la Centrale japonaise de Fukushima.

Les accidents de Fukushima et Tchernobyl ont été classés au niveau 7 « accident majeur » qui est le niveau maximal de l'échelle de classification INES.

Les études de sûreté nucléaire sont contrôlées en France par l'autorité de sûreté nucléaire (ASN) assistée d'un organisme technique, l'IRSN. Les centrales de deuxième génération ont en France un objectif de sûreté cinquante fois plus élevé, de l'ordre d'un accident par million d'années de fonctionnement ; et les EPR doivent démontrer un niveau garanti de sûreté encore dix fois plus élevé, d'un accident majeur pour dix millions d'années de fonctionnement^[27]. Pour ce niveau de sûreté, avec un parc mondial vingt fois plus important qu'actuellement (de l'ordre de 500 réacteurs), le niveau de risque serait inférieur à un accident par millénaire. De plus, selon les concepteurs des centrales modernes, un accident de fusion du cœur (s'il survient) reste confiné dans la centrale elle-même et ne conduit pas à une contamination de la population^[28].

La conception des centrales nucléaires de quatrième génération fait l'objet d'une coordination internationale, qui inclut des études de sûreté, et elle prétend s'appuyer sur des conceptions intrinsèquement sûres.

Sur son site, l'Autorité de sûreté nucléaire (ASN) donne les informations relatives aux incidents se produisant dans les centrales nucléaires françaises^[29],[30].

Risques d'exposition au rayonnement ionisant

En décembre 2007, les résultats de l'étude du Registre national allemand des cancers de l'enfant ont été rendus publics par sa directrice Maria Blettner : l'étude indique que l'on observe en Allemagne une relation entre la proximité d'une habitation par rapport à la centrale nucléaire la plus proche et le risque pour les enfants d'être atteints, avant l'âge de 5 ans, d'un cancer ou d'une leucémie. Pour autant, le rayonnement ionisant ne peut en principe pas être interprété comme une cause, l'exposition au rayonnement ionisant n'ayant été ni mesurée ni modélisée^[31].

Débat politique sur l'énergie nucléaire

Le nucléaire est la technologie qui anime les conflits d'opinion les plus intenses^[32]. Pourtant la filière nucléaire ne produisait que 14,8 % de l'électricité dans le monde en 2006, soit 6,2 % de l'énergie primaire mondiale^[33] et 3 % de l'énergie finale.

Démantèlement

Après l'arrêt définitif de l'exploitation, une centrale nucléaire est en principe entièrement démantelée, y compris les réacteurs nucléaires. Selon Nicholas Lenssen, en 1999, 94 réacteurs nucléaires ont été arrêtés définitivement, tandis que 429 continuaient de fonctionner dans le monde.

Coûts et économie

Les coûts du nucléaire selon différentes études.

En 2007, en Lituanie, les coûts de construction d'un site d'une capacité de 800 à 1 600 MW ont été estimés entre 2,4 et 4 milliards d'euros^[34].

Dans le futur

La prochaine génération de centrales nucléaires pourrait être refroidie au gaz, plus précisément à l'hélium. Ce type de réacteurs a été proposé dans les années 1960, mais très peu ont été construits. Cela pourrait changer. Bien que des questions comme le stockage du combustible puissent poser problème, les réacteurs à gaz- qui ne sont pas sujets au risque de fusion^{[réf. nécessaire]} - pourraient devenir une solution d'avenir après la catastrophe nucléaire japonaise. Utiliser l'hélium pour le refroidissement présente au moins deux avantages. D'une part, étant inerte, ce gaz ne peut pas devenir radioactif, à la différence de l'eau des centrales à refroidissement hydraulique. D'une part, les réacteurs à gaz chauffant plus que ceux à eau, ils sont plus efficaces pour la production d'électricité^{[réf. nécessaire]}. Cette énergie, obtenue sans émission de carbone, a déjà suscité l'intérêt d'entreprises spécialisées dans les produits chimiques, les engrais ou le pétrole^{[réf. nécessaire]}. Bien qu'au stade du développement, « cette technologie pourrait radicalement changer la donne », déclare Fred Moore, de Dow Chemical^{[réf. nécessaire]}. Au coeur de la sécurité d'un tel réacteur, il y a une conception ingénieuse de son combustible^{[réf. nécessaire]}. Au lieu des barres d'uranium utilisées par les réacteurs à eau, ceux à gaz seraient alimentés par de petites particules d'uranium dispersées dans des « galets » de graphite. Le graphite est un excellent modérateur : il ralentit les neutrons et maintient leur réaction dans la bonne fourchette de températures. Dans un réacteur à lit de galets refroidi au gaz, chaque galet est une sphère de graphite de la taille d'une balle de tennis. Neuf grammes d'uranium sont éparpillés parmi les quelque 15 000 minuscules particules de graphite^{[réf. nécessaire]}. Au cours d'un récent test sur trois ans, à l'Idaho National Laboratory, 300 000 particules de combustible ont été chauffées à 1 260 °C et bombardées de neutrons. Pas une seule n'a présenté de fuite de matière radioactive - une preuve solide de la sécurité de cette solution^{[réf. nécessaire]}. Un réacteur à lit de galets peut contenir jusqu'à 400 000 galets environ. La chaleur des sphères de combustible est collectée par l'hélium et peut ensuite être utilisée pour générer de l'électricité - ou pour alimenter des processus industriels comme le raffinage du pétrole ou la désalinisation.

Voir aussi

Articles connexes

Principes

• Production d'électricité
• Énergie nucléaire
• Cycle du combustible nucléaire
• Radioactivité

Équipements

• Liste des réacteurs nucléaires en France
• Réacteur nucléaire
• Liste des réacteurs nucléaires
• Réacteur pressurisé européen (EPR)
• Réacteur de grande puissance à tubes de force (RBMK), construit à Tchernobyl

Risques

• Accident nucléaire
• Liste d'accidents nucléaires
• Catastrophe de Tchernobyl
• Syndrome chinois

Débats

• Débat sur l'énergie nucléaire
• Sortie du nucléaire civil
• Prolifération nucléaire

Bibliographie

• Science et Vie hors-série, Enquête, ce que va devenir le parc actuel. Dossier 2003-2100, le siècle du nucléaire, décembre 2003
• [PDF] D. Hubert, Risque de cancer à proximité d'installations nucléaires : études épidémiologiques, Radioprotection, Vol. 37, n^o 4, p. 457
• [PDF] G. Niquet, C. Mouchet et C. Saut, Les centres nucléaires et le public : communication, information, Radioprotection, Vol. 39, n^o 4, p. 475
• Jaime Semprun, La Nucléarisation du monde, Éd. Gérard Lebovici, 1986 (ISBN 2-85184-172-6)
• Arnaud Michon, Le Sens du vent : Notes sur la nucléarisation de la France au temps des illusions renouvelables, éditions de l'Encyclopédie des Nuisances, 2010 (ISBN 2910386368)
• Claude Dubout, Je suis décontamineur dans le nucléaire, éditions Paulo-Ramand.

Liens externes

• (en) Agence internationale de l'énergie atomique, Les réacteurs nucléaires en construction dans le monde
• Géopolitique du Nucléaire
• EDF Panorama de l'électricité
• CEA Les différents types de réacteurs

Notes et références

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