Le Nucleaire

LE Nucléaire

Synthèse sur les differents types de moyen de production

Sommaire

Introduction page 2

I. Qu’est-ce que le nucléaire ? page 3

1. Les réactions nucléaires

2. La production d’énergie

3. La constitution générale d’une centrale nucléaire

II. Les réacteurs en fonction page 7

1. Les filières et générations

2. Les avantages et inconvénients

3. Leur répartition dans le monde

III. Les enjeux économiques et sociaux page 16

1. L'augmentation des besoins en électricité

2. Le coût du nucléaire

3. L'indépendance énergétique

4. Le débat

IV. Le nucléaire du futur page 19

1. La génération IV

2. La fusion

Conclusion page 25

Glossaire page 26

Bibliographie page 27

Introduction

La première centrale nucléaire a été mise en exploitation aux États-Unis en 1954. En France, EDF a commencé les travaux de construction du premier réacteur à usage civil en 1957 avec la centrale de Chinon. Ce moyen de production d’électricité s’est développé dans les années 1960 et 1970 dû au choc pétrolier. Mais, même si l’énergie nucléaire est une source d’énergie importante, elle reste le symbole d’un pouvoir de destruction et l’accident de Tchernobyl en 1986 avait amplifié la méfiance à l’égard de l’industrie nucléaire et celle-ci est de nouveau d’actualité avec l’accident de Fukushima. Aujourd’hui de nouvelles centrales sont construites avec de nouveaux types de réacteurs.

Le but de ce projet est donc d’effectuer une synthèse des différents types de moyens de production en mettant en évidence leurs avantages et inconvénients. Dans ce contexte controversé, il sera intéressant d’étudier la répartition des centrales dans le monde ainsi que les raisons culturelles influant sur celle-ci. Un autre point important concerne les enjeux économiques et sociaux liés à la filière électronucléaire. Et, comme l’utilisation des centrales nucléaires dans la production d’électricité reste controversée mais semble indispensable, les réacteurs du futur avec de nouvelles technologies sont déjà à l’étude.

I. Qu'est-ce que le nucléaire ?

1. Les réactions nucléaires

Dans le noyau, les protons sont soumis aux forces de répulsion électrique mais la force nucléaire, forte et attractive, qui agit à courte distance sur l'ensemble des nucléons est plus intense, d'où la cohésion du noyau. Cependant, des noyaux sont instables, c'est-à-dire radioactifs et peuvent se désintégrer en d'autres noyaux plus stables en émettant des rayonnements α, constitués de noyaux d’hélium (_2^4)He, β+ constitués de positrons (_+^0)e, β- constitués d’électrons (_-^0)e et des radiations γ, qui sont des ondes électromagnétiques qui peuvent accompagner les autres rayonnements. Ainsi, sur environ 2000 noyaux actuellement connus, 274 seulement sont stables et 1800 sont radioactifs.

Ces noyaux peuvent aussi évoluer pour former des espèces plus stables selon deux types de réactions nucléaires provoquées par collision. En effet, un noyau atomique est d’autant plus stable que son énergie de liaison par nucléon est grande et cette énergie diminue de façon importante pour les petites et les grandes valeurs de A (A = nombre de nucléons) :

Courbe d’Aston

Les noyaux lourds (A>190) et instables se scindent en deux noyaux plus légers et plus stables sous l'impact d'un neutron : c'est le phénomène de fission nucléaire, utilisé pour produire de l'énergie dans les centrales nucléaires et à des fins militaires (bombe A et propulsion nucléaire). Une fois amorcée, la fission nucléaire libère plusieurs neutrons et peut donner lieu à une réaction en chaîne. Les noyaux atomiques fissiles* utilisés actuellement dans les centrales nucléaires sont principalement l’uranium 235, qui est la seule matière fissile naturelle, ou plus rarement le plutonium 239. Ces noyaux contiennent énormément de protons et sont instables. Si l’un d’entre eux capture un neutron, il se transforme en un noyau encore plus instable (l’uranium 236 ou le plutonium 240). Le noyau résultant se fissionne très rapidement en se divisant en deux autres noyaux (les noyaux formés ne sont pas toujours les mêmes) et libère deux ou trois neutrons. Ces neutrons libérés peuvent provoquer la fission d’autres noyaux d’uranium 235 ou de plutonium 239 et donner lieu à une réaction en chaîne. Dans les centrales nucléaires, cette réaction est contrôlée afin de ne pas devenir explosive. Les noyaux formés par fission, appelés « produits de fission », sont généralement radioactifs. Par désintégration spontanée, ils donnent ensuite naissance à d’autres « produits de fission » en émettant des rayonnements β et γ.

La fission de l'Uranium 235

Les noyaux très légers et instables (A<20) s'associent pour former des noyaux plus lourds et plus stables : c'est le phénomène de fusion, existant naturellement dans les étoiles et actuellement utilisés à des fins militaires (bombe H).

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