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Bonjour !

Un article pas forcément très fun, mais qui va me servir d'introduction pour les quelques autres articles que j'ai prévus sur le sujet.

Dans cet article (et tous les autres), je tâche d'être le plus objectif possible. Ce sujet est très sensible et attise les passions d'un côté comme de l'autre, ce qui conduit souvent à une mauvaise conception de la réalité, et donc à une trop grand méfiance ou une trop grande confiance envers la sphère du nucléaire. Si jamais vous êtes en désaccord avec certains de mes propos, n'hésitez pas à m' écrire, je suis ouvert au débat.

    Qu'est-ce qu'on appelle énergie nucléaire?

L'énergie nucléaire est le produit du nucléaire civil (par opposition au nucléaire militaire). C'est l'énergie produite par les réacteurs des centrales nucléaires par une réaction en chaîne contrôlée.

   Comment ça marche ?

On utilise communément un produit fissile, le plus souvent de l'uranium 235, que l'on vient éclater en le bombardant avec des neutrons. Cette opération libère de l'énergie thermique et des neutrons qui vont bombarder de la même façon les noyaux voisins, d'où le nom de réaction en chaîne.

Parce qu'un schéma explicatif avec des PacMan est forcément un bon schéma

Afin de maîtriser la réaction, on introduit des absorbeurs de neutrons, généralement du cadmium et du bore.

A noter que cela décrit le fonctionnement des centrales les plus courantes à fission, mais de nombreux autres types existent où sont étudiés en recherche: par exemple la fusion, les réacteurs à neutrons rapides qui utilise des produits fissibles ou les réacteurs à sels fondus ou les produits réactifs sont sous forme liquide.

Je parlerais de ces types de centrales souvent prometteuses dans de prochains articles, pour l'instant on se contentera de la technologie la plus éprouvée.

     Le fonctionnement d'une centrale REP. 

Les réacteurs à eau pressurisés (REP) représentent 60% du parc mondial. L'intégralité du parc français est basé sur cette technologie.

Note: le schéma n'est pas à l'échelle (au cas où)

Bon, là, l'image peut faire un peu peur, mais au final le fonctionnement est assez simple.

On va démarrer en bas à gauche dans la partie enceinte de confinement. Les barres rouges représentent le combustible nucléaire, où se passe la réaction en chaîne. Les barres de contrôles sont les absorbeurs à neutrons, que l'on peut manipuler à besoin.

Ces éléments sont le cœur du circuit primaire: ils baignent dans de l'eau pressurisé, c'est à dire de l'eau auquel on applique une pression de 155 bars.

Pourquoi cette pression énorme?

L'eau du circuit est à très haute température, plus de 300°. Dans des conditions normales, elle devrait se transformer en vapeur, ce qui n'est pas pratique pour de nombreuses raisons (pour la pomper par exemple). En appliquant une forte pression, on "retarde" la température d'ébullition de l'eau.

Diagramme de phase de l'eau, ça vous rappelle peut être quelques souvenirs de lycée

On a donc de l'eau a 300 °C, mais pas vraiment de quoi allumer une ampoule !

C'est là qu'intervient le circuit secondaire, qui ne se mélange jamais avec le circuit primaire! (détail important, j'en reparlerai dans mon prochain article).

Le circuit secondaire est constitué d'eau à pression ambiante. Au contact du circuit primaire, la chaleur rayonné suffit à vaporiser l'eau. Cette vapeur va permettre de faire tourner des turbines productrices d'électricité. On refroidi ensuite cette vapeur grâce à de l'eau provenant des environs du site qui repart pour un nouveau cycle.

Les grandes tours souvent symboles des centrales nucléaires sont des tours aéroréfrigérantes. Aucune réaction nucléaire ne se passe en leurs seins et elles sont aussi présentes dans les centrales à combustible fossile. Elles servent à réguler la température de l'eau de refroidissement par simple contact avec l'air. Une grande partie se recondense et peu être réutilisé, le reste s'évapore dans l'air et forme la fumée blanche que l'on peut voir s'échapper des tours.

Tours aéroréfrigérantes en forme d'hyperboloïde à une nappe. (vous rêviez de savoir ça j'en suis sur)

      Le nucléaire dans le monde

Nonobstant (j'aime bien ce mot) l'exception française et son très grand parc nucléaire, la production mondiale d'énergie provient principalement de centrales à combustible fossile.

Source: the observ'ER

Depuis 1980 la part d'énergie primaire nucléaire a peu augmenté alors que celles des énergies fossiles, charbon et pétrole, est en constante progression.

Source: IEA

Le parc nucléaire mondial est composé de 436 réacteurs, répartis dans 28 pays différents. Les États-Unis en possèdent 104 (20% de leur production national), la France 58 (75%) et le Japon 50 (30%). Les choix de technologies de centrale ont tendance à différer suivant les pays.

Cartes superposées des centrales nucléaires et des zones sismiques. Oui, globalement, les êtres humains sont pas très malins ...

Source: matpd 2011

Actuellement, la production nucléaire est stable, voir déclinante, et le parc mondial est vieillissant. L'accident de Fukushima a gelé le secteur. Certains pays, comme l'Allemagne, ont exprimé clairement leur choix en arrêtant leur production. Mais les 3 grands producteurs (États-Unis, France et même Japon) ont des discours contradictoires sur leur politique face au nucléaire.

          Quel est l'intérêt du nucléaire vis à vis des autres sources d'énergie?

 Je me permet d'abord un petit encart sur les énergies renouvelables, l'hydrolien, le solaire et l'éolien: dans l'état actuel de la technologie, ils ne peuvent suffire à la production d'électricité, même si on couvrait la surface de Paris d'éolienne !

L'hydrolien produit de l'énergie en continu mais est limité par le nombre de cours d'eau exploitables : en France, on exploite environ 90% du potentiel de nos fleuves et rivières. Ensuite le solaire et l'éolien sont des énergies intermittentes, c'est à dire qu'elles ne produisent de l'électricité qu'une partie du temps et avec des puissances variables, donc très difficilement prévisibles. Et il est très difficile de stocker de l'énergie (la meilleur solution actuellement est de pomper de l'eau en haut des barrages). Dans ces conditions, il devient très difficile de répondre à la demande des consommateurs, qui suit des pics réguliers suivant les saisons

Evolution de la consommation sur une journée d'hiver

Donc dans l'état actuel, le recours à des énergies "stables" comme les énergies fossiles où le nucléaire est indispensable, même si la part d'énergie renouvelable pourrait être beaucoup plus importante dans un peu près tout les pays.

L'intérêt du nucléaire sera donc évalué seulement par rapport aux autres énergies "stables" que sont les centrales thermiques.

   1.   Le nucléaire ne produit (presque) pas de Co2

De loin le plus grand avantage de la filière. Hormis quelques fous, plus personnes ne nie l'existence et l'importance du dérèglement climatique actuel. Le charbon, la forme d'énergie la plus polluante, n'a cessé de gagner en puissance malgré toutes les conventions climatiques. Je quitte un moment ma totale objectivité: dans l'état actuel des choses, mais nous sommes en train de nous asphyxier à petit feu et millions de personnes sont malades aujourd'hui même des causes de la pollution atmosphérique. Si le nucléaire est loin d'être sans défauts (je vais y venir), il a le mérite d' épargner un peu notre air en attendant une meilleure solution.

   2.   La quantité de combustible nécessaire est très faible

Même si l'uranium n'est pas aussi fréquent dans les sols que le pétrole ou le charbon, la quantité nécessaire pour faire fonctionner la centrale est très faible.

Les réserves d'uranium sont encore très importantes, suffisantes pour au moins 100ans. Et elles deviendront encore plus grande si des réacteurs exploitant les autres éléments radioactifs voient le jour.

Cette relative abondance a une autre conséquence: le coût de la matière première est relativement peu élevé. En France, on paie moins cher l'électricité, c'est indéniable, bon après ca fait pas s'envoler les licornes.

         Quel sont les torts du nucléaire?

Force contre-nature, joujou d'apprenti sorcier et j'en passe ... Il faut éviter de se jeter à bras le corps sur tout ce qui peut se dire sur les centrales nucléaires. Seulement voilà:

   1.   Le risque zéro n'existe pas

Je ne développe pas, cela fera l'objet d'un prochain article.

   2.   On ne sait pas quoi faire des déchets !

Voilà la plus grande absurdité de la filière. 63 ans après l'EBR-1 (première centrale), on ne sait toujours pas quoi faire des déchets nucléaires, pourtant dangereux parfois pour des millénaires. L'écrasante majorité des centrales utilise des solutions "temporaires" de stockage dans des piscines proches de la centrale et on arrive dans certains pays à une saturation complète comme c'est le cas en Corée du sud.

Le consensus international se dirige vers la solution du stockage en profondeur (dirigé par l' Andra en France). Mais le temps de stockage nécessaire entraîne des difficultés inédites et beaucoup de scepticisme.

Voilà pour cette introduction, j'espère que cela ne vous a pas paru trop évident ou au contraire trop complexe. N'hésitez pas à m'en faire part pour que je m'adapte au mieux.

A venir sur le sujet:

• 10 astuces pour éviter de faire exploser sa centrale nucléaire.
• Un autre nucléaire ? Tour d'horizon des autres méthodes pour produire de l'énergie à partir de l'atome.