energie nucléaire Flashcards
(8 cards)
pourcentage d’utilisation du nucléaire en France
70% provenaient du nucléaire, soit environ 300 TWh. Ce chiffre peut fluctuer en fonction des fermetures ou des redémarrages de réacteurs, de l’entretien des installations, ou des périodes de haute ou basse demande.
Les centrales nucléaires en France
La France possède 56 réacteurs nucléaires répartis sur 18 sites différents. Ces réacteurs sont exploités par EDF (Électricité de France), principalement par son entité EDF Énergie Nucléaire. Les réacteurs nucléaires sont répartis en plusieurs classes :
Réacteurs à eau pressurisée (REP) : Ce sont les réacteurs les plus courants en France (près de 90% des réacteurs nucléaires en activité).
Réacteurs à eau bouillante (REB) : Ils représentent une part plus faible du parc, mais sont aussi utilisés dans certaines centrales.
Les réacteurs nucléaires français sont principalement situés le long des côtes, où l’eau est utilisée pour refroidir les installations, et dans des zones industrielles où la demande énergétique est forte.
- Production d’électricité et consommation d’énergie
La production nucléaire dans le mix énergétique
L’énergie nucléaire permet à la France de produire de l’électricité à faible coût et à faible émission de CO₂, ce qui est un avantage majeur dans le cadre de la transition énergétique. Le nucléaire reste un pilier de la transition énergétique en France, notamment dans le cadre de la lutte contre le réchauffement climatique, car il permet de produire de l’électricité de manière continue et fiable, sans émission directe de gaz à effet de serre.
L’électricité nucléaire est distribuée à la fois pour des consommations domestiques (résidences privées, commerces) et industrielles (usines, infrastructures), et sert aussi à l’exportation. La France exporte environ 10% de sa production d’électricité vers des pays voisins, principalement l’Allemagne, la Belgique, le Royaume-Uni, et l’Espagne. Cela positionne la France comme un acteur majeur dans le marché de l’électricité européen.
capacité des réacteurs
Les réacteurs nucléaires français ont des puissances différentes, mais en moyenne, un réacteur produit entre 900 MW et 1 600 MW (mégawatts) de puissance électrique. En 2023, la capacité totale installée de production nucléaire était d’environ 61,4 GW (gigawatts).
l’avenir du nucléaire
Prolongation de la durée de vie des réacteurs existants
L’un des axes majeurs de la modernisation de l’énergie nucléaire en France est la prolongation de la durée de vie des réacteurs existants. Les réacteurs français ont une durée de vie initiale prévue de 40 ans, mais grâce à des investissements dans la maintenance et la modernisation, certains réacteurs peuvent être prolongés au-delà de cette période.
Le programme “Grand Carénage” : Ce programme a été lancé par EDF pour améliorer la sécurité et prolonger la vie des réacteurs nucléaires français. Il s’agit d’une série de travaux de rénovation, de mise à niveau et de remplacement des équipements vieillissants afin de garantir que les réacteurs puissent fonctionner pendant jusqu’à 50 ans
Flamanville 3 : un projet phare pour l’EPR
(nouvelle génération)
Le réacteur EPR de Flamanville (Manche), en construction depuis 2007, est un projet clé de modernisation. Ce réacteur, une fois achevé, sera le plus puissant de la flotte française, avec une capacité de production d’environ 1 650 MW. Bien qu’il ait été confronté à plusieurs retards et dépassements de coûts (le démarrage est prévu pour 2028), ce projet représente l’avenir du nucléaire en France, en améliorant l’efficacité énergétique et en réduisant la consommation de combustible.
Les réacteurs à neutrons rapides (RNR)
Les réacteurs de 4e génération sont un projet à long terme, qui pourrait redéfinir le paysage nucléaire mondial. Ces réacteurs utilisent des neutrons rapides pour fissionner non seulement de l’uranium 235, mais aussi de l’uranium 238 et du thorium, permettant ainsi de recycler les déchets nucléaires tout en produisant de l’énergie.
comment sont traité les déchets actuellement
Les types de déchets nucléaires et leur gestion
Tous les déchets nucléaires ne sont pas traités de la même manière. Ils sont classés en fonction de leur activité radioactive et de leur durée de vie, et ils nécessitent différents types de gestion :
2.1. Les déchets de faible et moyenne activité (FMA)
Les déchets de faible et moyenne activité sont généralement issus de l’exploitation des réacteurs nucléaires, de la maintenance des installations, ou des déchets générés dans les installations de retraitement. Leur radioactivité est relativement faible, et ils peuvent être stockés dans des installations spéciales à moyenne profondeur ou envoyés vers des sites de stockage à faible profondeur, comme le centre de stockage de la Manche en France. Ils ont des périodes de demi-vie relativement courtes (de quelques dizaines à quelques centaines d’années).
2.2. Les déchets de haute activité (HA)
Les déchets de haute activité, qui comprennent les produits de fission à haute radioactivité, sont beaucoup plus complexes à gérer. Ces déchets émettent de grandes quantités de chaleur et sont donc particulièrement dangereux pendant de longues périodes. Ils sont traités par vitrification, c’est-à-dire qu’ils sont mélangés avec du verre pour former un matériau stable et facile à stocker.
En France, ces déchets sont principalement envoyés vers le Centre de stockage de déchets à haute activité (Cigéo), un projet de stockage géologique profond situé à Bure, dans la Meuse. Ce centre est conçu pour stocker les déchets à haute activité dans des couches géologiques stables pendant des centaines de milliers d’années. Le projet Cigéo est un projet controversé et encore en phase de développement, mais il représente l’une des solutions envisagées à long terme pour le stockage des déchets nucléaires en France.
2.3. Les déchets à très haute activité (THA)
Les déchets à très haute activité sont principalement constitués de produits de fission très radioactifs qui résultent du retraitement des combustibles usés. Leur gestion à long terme nécessite un stockage sûr et stable pour des périodes qui dépassent largement la durée de vie humaine.
Le projet de stockage géologique à Bure
Le projet de Centre de stockage géologique profond (Cigéo) à Bure, dans la Meuse, est l’un des projets les plus ambitieux dans la gestion des déchets nucléaires en France. Ce projet vise à stocker de manière sûre les déchets nucléaires les plus radioactifs dans des couches géologiques stables à environ 500 mètres sous terre. Le projet est conçu pour durer plusieurs centaines de milliers d’années, avec une sécurité accrue par rapport aux méthodes de stockage actuelles.
projet iter
Le projet ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) est l’un des projets de recherche scientifique et technologique les plus ambitieux au monde. Il vise à démontrer la faisabilité de la fusion nucléaire contrôlée, un procédé qui pourrait révolutionner la production d’énergie en fournissant une source d’énergie quasiment illimitée, propre et sans déchets radioactifs à longue durée de vie. ITER est un projet international d’envergure, et sa réussite pourrait marquer le début de l’ère de l’énergie de fusion.
- Qu’est-ce que la fusion nucléaire ?
La fusion nucléaire est le processus par lequel deux noyaux légers, tels que ceux de l’hydrogène (deutérium et tritium), se combinent pour former un noyau plus lourd, libérant ainsi une quantité énorme d’énergie. Ce processus est celui qui se produit naturellement dans les étoiles, y compris notre Soleil, où des températures et des pressions extrêmement élevées permettent la fusion des atomes d’hydrogène. En contrôlant ce processus sur Terre, il serait possible de produire une énergie propre et pratiquement illimitée, sans les émissions de gaz à effet de serre ni les déchets radioactifs à longue durée de vie associés à la fission nucléaire.
Le défi réside dans le fait que pour qu’une réaction de fusion ait lieu sur Terre, il faut atteindre des températures de l’ordre de 100 millions de degrés Celsius, bien supérieures à celles du noyau du Soleil (qui est à environ 15 millions de degrés). De plus, il faut maintenir cette chaleur et cette pression assez longtemps pour que les réactions de fusion puissent produire plus d’énergie qu’elles n’en consomment.
- Le but du projet ITER
ITER est conçu pour tester la fusion nucléaire contrôlée à une échelle suffisamment grande pour prouver qu’elle peut être utilisée comme source d’énergie dans le futur. Il ne s’agit pas d’une centrale nucléaire opérationnelle, mais d’un réacteur expérimental destiné à démontrer la faisabilité scientifique et technique de la fusion nucléaire. L’objectif principal d’ITER est de produire plus d’énergie qu’il n’en consomme, une étape cruciale pour établir la viabilité de la fusion comme source d’énergie commerciale.
Le projet ITER a pour objectif de produire 10 fois plus d’énergie qu’il n’en consomme :
Objectif énergétique : Produire 500 MW d’énergie pendant un fonctionnement de 400 secondes, pour une consommation de 50 MW d’énergie.
Cela permettrait de démontrer qu’il est possible d’obtenir un rendement énergétique positif, une étape clé avant la mise en place de réacteurs commerciaux de fusion dans le futur.
- Caractéristiques techniques d’ITER
3.1. Le Tokamak : la technologie au cœur du projet
ITER est basé sur la technologie du tokamak, un type de réacteur à fusion qui utilise un champ magnétique pour confiner un plasma extrêmement chaud (un gaz ionisé, où les électrons sont séparés des noyaux atomiques). Dans un tokamak, ce plasma est chauffé à des températures très élevées grâce à différents systèmes de chauffage (radiofréquence, faisceaux de neutralisation, etc.), et maintenu stable à l’intérieur de chambres magnétiques. Les champs magnétiques sont générés par de puissants aimants supraconducteurs, qui permettent de contrôler le plasma à des températures très élevées.
Chambre à plasma : Le cœur d’ITER est la chambre à plasma, dans laquelle le plasma est chauffé et maintenu en suspension par un réseau d’aimants supraconducteurs. Ces aimants doivent générer des champs magnétiques très puissants pour contenir le plasma et l’empêcher d’entrer en contact avec les parois de la chambre, car à des températures de 100 millions de degrés, tout contact avec la matière solide détruirait le plasma.
Réaction de fusion : ITER utilisera un mélange de deutérium (un isotope de l’hydrogène) et tritium (un isotope radioactif de l’hydrogène) pour la réaction de fusion. Le tritium est produit en interne dans ITER à partir du lithium, qui est présent dans certaines parois du réacteur.
3.2. Les aimants supraconducteurs
Un des défis majeurs d’ITER est la production de champs magnétiques extrêmement puissants et stables. Cela est réalisé par des aimants supraconducteurs, qui ont la capacité de conduire un courant électrique sans résistance et donc sans perte d’énergie, ce qui est essentiel pour maintenir le plasma à des températures aussi élevées. Ces aimants sont refroidis à des températures très basses, proches du zéro absolu, grâce à un système de réfrigération liquide à hélium.
Les super aimants de ITER : ITER utilise des aimants supraconducteurs à base de niobium-titane et de niobium-étain, qui sont refroidis par un système cryogénique pour maintenir leur supraconductivité.
4. Le site de construction : Cadarache, France
Le site d’ITER se trouve à Cadarache, près d’Aix-en-Provence, dans le sud de la France. Ce choix de site a été fait en raison de la proximité de la Recherche nucléaire française (le CEA, Commissariat à l’Énergie Atomique) et de l’infrastructure nécessaire à la construction d’un projet d’une telle envergure.
La construction d’ITER a débuté en 2007, et bien que le projet ait rencontré des retards et des dépassements de coûts, les premières phases de mise en service sont désormais en cours.
ITER est un projet international, mené par une collaboration entre 7 partenaires :
L’Union européenne (représentée par EURATOM),
La Russie,
Les États-Unis,
Le Japon,
La Chine,
L’Inde,
La Corée du Sud.
5. Les étapes de développement d’ITER
Le projet ITER se déroule en plusieurs étapes clés :
Phase de construction (2007 - 2025) : Ce processus est presque achevé, avec la mise en place des infrastructures principales et l’installation des composants de fusion.
Phase de mise en service et d’expérimentation (à partir de 2025) : Lorsque le réacteur sera opérationnel, il commencera par des essais pour atteindre progressivement les conditions nécessaires à la fusion, avec des tests de plasma et de chauffage.
Phase de démonstration de la fusion (vers 2035) : ITER commencera à démontrer la fusion à grande échelle, avec des expérimentations sur la production d’énergie à partir de la fusion.
combien d’éolienne pour une centrale nucléaire
il faudrait environ 1 432 éoliennes de 2,5 MW pour remplacer une centrale nucléaire moyenne en France
quel matière a ton besoin et ou la trouver
L’uranium (Uranium 235)
1.1. Le rôle de l’uranium dans la fission nucléaire
L’uranium est le matériau de base utilisé dans la majorité des réacteurs nucléaires. En particulier, l’uranium-235 (U-235), un isotope rare de l’uranium, est celui qui subit la fission dans les réacteurs nucléaires. Lorsqu’un atome d’U-235 absorbe un neutron, il se divise, libérant une grande quantité d’énergie sous forme de chaleur, des neutrons, et des produits de fission. Cette chaleur est ensuite utilisée pour générer de la vapeur, qui actionne une turbine et produit de l’électricité.
1.2. L’extraction de l’uranium
L’uranium se trouve principalement dans la croûte terrestre sous forme de minerais, souvent dans des gisements géologiques spécifiques. Les deux principaux types de minerai d’uranium sont :
Le minerai d’uraninite (ou pechblende) : C’est la forme la plus courante d’uranium naturel, et c’est celle qui contient le plus haut pourcentage d’uranium.
Le minerai de coffinite : Un autre minerai d’uranium moins couramment extrait.
L’uranium est extrait de ces minerais par des méthodes comme :
L’extraction à ciel ouvert (quand les gisements sont proches de la surface),
L’extraction souterraine (pour les gisements plus profonds),
La lixiviation in situ (quand l’uranium est dissous directement dans le sol et extrait par pompage).
Les principaux pays producteurs d’uranium sont :
Kazakhstan, qui est le plus grand producteur mondial,
Canada,
Australie,
Namibie,
Niger.
fonctionnement d’un réacteur pour créer de l’électricité
La fission des atomes génère des déchets de fission (fragments d’atomes) et de la chaleur. La chaleur générée par la fission dans le réacteur doit être transférée efficacement vers un fluide de refroidissement qui circulera à travers le réacteur.
2.1. Le fluide de refroidissement
Dans la plupart des réacteurs nucléaires (notamment les réacteurs à eau pressurisée, REP, et les réacteurs à eau bouillante, REB), un fluide de refroidissement (généralement de l’eau) circule à travers le cœur du réacteur pour absorber la chaleur produite par la fission.
Dans un réacteur à eau pressurisée (REP), l’eau est maintenue sous pression pour éviter qu’elle ne bouille, même à des températures très élevées (environ 320 °C). Cette eau chaude est envoyée dans un générateur de vapeur, où elle chauffe un autre circuit d’eau.
Dans un réacteur à eau bouillante (REB), l’eau de refroidissement atteint directement son point d’ébullition, se transformant en vapeur qui est ensuite envoyée vers la turbine.
2.2. Le générateur de vapeur (dans un REP)
Dans un réacteur à eau pressurisée, l’eau chaude produite dans le réacteur est envoyée vers un générateur de vapeur, où elle chauffe un second circuit d’eau (sans contact direct avec l’eau du réacteur) pour produire de la vapeur. Cette vapeur est ensuite envoyée vers une turbine pour produire de l’électricité.
3. La turbine et la production d’électricité
La vapeur générée dans le générateur de vapeur ou directement dans un réacteur à eau bouillante est utilisée pour faire tourner une turbine. La turbine est une grande roue équipée de pales qui est entraînée par la force de la vapeur sous pression. Ce mouvement rotatif de la turbine est ce qui permet de produire de l’électricité.
3.1. Le générateur électrique
La turbine est reliée à un générateur électrique. En tournant, la turbine entraîne également la rotation d’un rotor à l’intérieur du générateur. Ce rotor est entouré d’un stator (un ensemble de bobines de cuivre) et, selon les principes de l’électromagnétisme, la rotation du rotor génère un courant électrique dans les bobines du stator. Ce courant est ensuite transformé en énergie électrique.
