Introduction

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Comment fonctionne une centrale nucléaire ?

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).

 

 

Schéma représentant le fonctionnement d'une centrale nucléaire
Schéma représentant le fonctionnement d'une centrale nucléaire
Carte de la répartition des réacteurs en France
Carte de la répartition des réacteurs en France

 

 

 

 

La France est le pays le plus nucléarisé du monde car son électricité est produite à 74% par 58 réacteurs répartis dans 19 centrales.

Les Etats-Unis sont le pays ayant le plus grand nombre de centrales opérationnelles (104).

Quelles sont les réactions nucléaires provoquées dans une centrale ?

Pour produire de l'électricité, la fission est utilisée dans les réacteurs des centrales nucléaires.

Lors d'une réaction de fission, un noyau lourd (235U ou 239Pu) éclate sous l'impact d'un neutron, et, des noyaux plus légers, également radioactifs y sont émis (94Sr et 139Xe), de l'énergie est aussi libérée sous forme de trois neutrons.

Qu'est-ce que la radioactivité ?

La radioactivité est un phénomène physique où des noyaux atomiques instables, se transforment spontanément en dégageant de l'énergie sous forme de rayonnements divers, pour se transformer en des noyaux atomiques plus stables. Les rayonnements ainsi émis sont appelés, selon le cas, des rayons α, des rayons β ou des rayons g.

 

Une réaction α se produit lorsqu'il y a émission d'un noyau d'Hélium 4He :

Réaction Alpha

 

Une réaction β- se produit lorsqu'il y a émission d'un électron e :

 

Réaction Béta-

 

Une réaction β+ se produit lorsqu'il y a émission d'un positon e :

 

Réaction Béta+

 

A cela peut s'ajouter l'émission de particules gamma.




Qu'est-ce qu'un accident nucléaire ?

Un accident nucléaire, est un événement qui risque d’entraîner une émission de matières radioactives ou un niveau de radioactivité susceptible de porter atteinte à la santé publique.

Les « accidents nucléaires » peuvent survenir dans un site de l'industrie électronucléaire (une usine d'enrichissement de l'uranium, une centrale nucléaire, une usine de traitement du combustible usé, un centre de stockage de déchets radioactifs) ou dans un autre établissement exerçant une activité nucléaire (site militaire, hôpital, laboratoire de recherche, etc.), ou encore dans un sous-marin, porte-avions ou brise-glace à propulsion nucléaire. Les accidents peuvent aussi se produire lors des transports de matières radioactives (notamment à usage médical, mais également du combustible nucléaire, des déchets radioactifs ou des armes nucléaires).

Tous les accidents nucléaires sont et ont été répertoriés dans l'échelle de l'INES. (pas tous car pendant la guerre froide, l'URSS en a caché certains)

 

Les trois accidents nucléaires les plus importants répertoriés sur l'échelle de l'INES sont :

* Tchernobyl (26/04/1986)

* Fukushima (13/04/2011)

* Kychtym (29/09/1957)

Qu'est-ce que l'échelle de l'INES ?

L'échelle internationale des événements nucléaires (INES, de l'anglais International Nuclear Event Scale) sert à mesurer la gravité d'un accident nucléaire.

Cette échelle compte huit niveaux de gravité notés de 0 à 7. Pour des événements quantifiables et de nature comparable, l'échelle est logarithmique, un niveau correspondant à un facteur 10. Néanmoins, l'échelle est plafonnée à 7. Ainsi même si le rejet de contaminants dans l'environnement lors de la catastrophe de Tchernobyl en 1986 a atteint 100 fois le seuil de déclenchement du niveau 7, l'échelle n'a pas été extrapolée au niveau 9.

Élaborée en 1990 et mise en application au plan international en 1991, l’INES est maintenant appliquée par une cinquantaine de pays.

 

 

Echelle Internationale des Evénements nucléaires
Echelle Internationale des Evénements nucléaires

Simulation d'un accident nucléaire

 Imaginons que nous avons à notre disposition une centrale nucléaire composée de 4 réacteurs de 1500 MW de puissance chacun.

Notre centrale se situe sur un littoral, dans une zone régulièrement soumise à des conditions météorologiques défavorables (tempêtes, moussons, séismes, voire tsunamis).

De plus, notre centrale se situe à moins de 10 km d'une ville et d'un centre touristique (centre omnisports : piscine, courts de tennis, ...).

Supposons que nous ne puissions plus réguler la réaction nucléaire avec les barres de contrôles. Cela entrainera une montée de la pression dans la cuve et un risque d'explosion et de fuite de la radioactivité dans la nature (type de l'accident de Tchernobyl).