Comment fonctionne une centrale nucleaire ?

Une centrale nucléaire est une usine de production d'électricité. Elle utilise pour cela la chaleur libérée par l'uranium qui constitue le "combustible nucléaire". L'objectif est de faire chauffer de l'eau afin d'obtenir de la vapeur. La pression de la vapeur permet de faire tourner à grande vitesse une turbine, laquelle entraîne un alternateur qui produit de l'électricité.

 Fonctionnement animation

 

 

 

 

Il existe trois circuits principaux pour faire fonctionner une centrale nucléaire:


a)Circuit primaire: pour extraire la chaleur


L'uranium
est un minerai (vert fluorescent, orange...) que l’on trouve dans le sol, généralement sous forme de cristaux, et en assez grande quantité en France. Ce minerai a la particularité d’avoir un noyau lourd (beaucoup de protons) et ainsi d’être fissile.
Cependant, pour l’exploiter, il est nécessaire de l’enrichir (on augmente le nombre de nucléons, favorisant le principe de réaction en chaîne), EDF l’enrichie en uranium 235.
Il est alors conditionné sous forme de petites pastilles. Celles-ci sont empilées dans des gaines métalliques étanches réunies en assemblages. Placés dans une cuve en acier remplie d'eau, ces assemblages forment le cœur du réacteur. Ils sont le siège de la réaction en chaîne, qui les porte à haute température. L'eau de la cuve s'échauffe à leur contact (plus de 300°C). Elle est maintenue sous pression, ce qui l'empêche de bouillir, et circule dans un circuit fermé appelé circuit primaire.


b)Circuit secondaire:pour produire la vapeur


L’eau du circuit primaire communique avec un deuxième circuit fermé, appelé circuit secondaire, par l’intermédiaire d’un générateur de vapeur. Dans ce générateur de vapeur l’eau chaude du circuit primaire chauffe l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur. La pression de cette vapeur fait tourner une turbine qui entraîne à son tour un altenateur. Grâce à l’énergie founie par la turbine l’alternateur produit un courant électrique alternative. Après son passage dans la turbine la vapeur est refroidie, retransformée en eau et renvoyée vers le générateur de vapeur pour un nouveau cycle.


c)Circuit de refroidissement : pour condenser la vapeur et évacuer la chaleur


Pour que le système fonctionne en continu, il faut assurer son refroidissement. C'est le but d'un troisième circuit indépendant des deux autres, le circuit de refroidissement. Sa fonction est de condenser la vapeur sortant de la turbine. Pour cela est aménagé un condenseur, appareil formé de milliers de tubes dans lesquels circule de l'eau froide prélevée à une source extérieure : rivière ou mer. Au contact de ces tubes, la vapeur se condense pour se transformer en eau. Quant à l'eau du condenseur, elle est rejetée, légèrement échauffée, à la source d'où elle provient. Si le débit de la rivière est trop faible, ou si l'on veut limiter son échauffement, on utilise des tours de refroidissement, ou aéroréfrigérants. L'eau échauffée provenant du condenseur, répartie à la base de la tour, est refroidie par le courant d'air qui monte dans la tour. L'essentiel de cette eau retourne vers le condenseur, une petite partie s'évapore dans l'atmosphère, ce qui provoque ces panaches blancs caractéristiques des centrales nucléaires.

 

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