Qu’est-ce que l’énergie nucléaire ?

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Le comportement des neutrons dans la matière, et plus particulièrement au cœur des réacteurs, fait l’objet d’une science appelée la neutronique.

Dans le cœur nucléaire, les atomes d’uranium sont contenus dans le combustible nucléaire qui se présente sous la forme d’assemblages constitués de barres cylindriques de plusieurs mètres de long.», explique l’ingénieur concepteur neutronique. “Lorsqu’un noyau lourd, avec un nombre de masse très élevé, se scinde en deux, il y aura une libération d’énergie.“, il ajoute.

En physique nucléaire, l’unité d’énergie est l’électronvolt (MeV). L’énergie nucléaire dégagée est de 200 MeV et se répartit comme suit : énergie cinétique des produits de fission (168 MeV), énergie cinétique des neutrons (5 MeV), rayonnement gamma primaire (7 MeV), rayonnement gamma des produits de fission (6 MeV), rayonnement bêta énergétique des produits de fission 7 Mev et des neutrinos (10 MeV).

L’effet thermique induit par l’énergie cinétique des produits de fission est la principale source de chaleur utilisée dans une centrale nucléaire. “JERappelons également que l’énergie produite par la fission complète d’un gramme d’uranium équivaut à la combustion complète de 2,55 tonnes de charbon.. » dit l’ingénieur. L’énergie dégagée lors de la fission d’un atome de carbone est donc environ 50 millions de fois supérieure à celle obtenue par sa combustion.

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Uranium, combustible nucléaire

Présent dans le sous-sol de la terre, l’uranium est le combustible utilisé dans les réacteurs des centrales nucléaires. On le trouve dans les minéraux extraits de mines situées principalement en Australie, aux États-Unis, au Canada, en Afrique du Sud et en Russie.

L’uranium extrait subit un processus industriel qui commence par son traitement, diverses opérations chimiques sont nécessaires pour extraire l’uranium du minerai, puis son enrichissement et enfin sa transformation en combustible.

Où est produite l’énergie nucléaire ?

L’énergie nucléaire est produite dans une centrale nucléaire. “L’eau circule dans le coeur d’un réacteur nucléaire, cette eau s’appelle le circuit primaire. Il s’agit donc d’un circuit d’eau en boucle fermée sur lui-même. Le principe de ce courant d’eau est de se chauffer en prélevant une certaine quantité de chaleur sur le combustible et également de maintenir la température du combustible à sa valeur de fonctionnement. Il y a donc un échange de chaleur : on récupère la chaleur des neutrons, donc on refroidit le cœur..“, explique l’ingénieur.

Le circuit primaire entre alors en contact avec un deuxième circuit d’eau, appelé circuit secondaire, par l’intermédiaire d’un échangeur de chaleur entre les deux circuits.

Dans le circuit secondaire, le fonctionnement d’une centrale nucléaire devient le même que celui des centrales thermiques. Dans ce dernier gaz est brûlé ou Charbon pour chauffer l’eau du circuit primaire.

L’eau du circuit secondaire traverse l’échangeur et ressort sous forme de vapeur. “Cette vapeur va s’écouler dans une turbine et se détendre, c’est cette détente thermodynamique qui fera tourner la turbine. La rotation de la turbine va provoquer la rotation d’un axe de coque qui fait tourner un alternateur, et une tension est obtenue.”, explique l’ingénieur. “Avec la radioactivité, vous n’avez pas besoin de brûler des tonnes de charbon. La relation est très intéressante en termes d’énergie. c’est une technique nulle émission de dioxyde de carbone“, il ajoute.

Quels sont les avantages et les inconvénients de l’énergie nucléaire ?

De toute évidence, aborder les avantages et les inconvénients de l’énergie nucléaire est évidemment une question politique. Le premier avantage de l’énergie nucléaire est qu’elle n’émet pas de CO2 contrairement à l’énergie thermique, un autre avantage est la faible quantité de matière nécessaire à la réaction. “L’énergie nucléaire aujourd’hui, c’est la fission, mais ce qui se cache derrière et que nous espérons voir réussir un jour, c’est la fusion. Il permet de produire une énergie presque infinie, presque illimitée. Dans le cas où nous maîtriserions la technologie de la fusion nucléaire, nous pourrions simplement résoudre le problème énergétique.», explique l’ingénieur.

Quant aux inconvénients, outre le risque lié à un incident à l’intérieur d’une centrale nucléaire et le danger inhérent, la question de stockage de déchets radioactifs est le plus débattu. En France, environ 2 kilos de déchets radioactifs sont produits par an et par habitant et on estime que la durée de vie de ces déchets varie entre 300 ans et plusieurs centaines de milliers d’années.

L’Agence nationale de gestion des déchets radioactifs (ANDRA) est chargée de la gestion à long terme des déchets radioactifs. Une gestion basée sur le stockage des déchets en surface, à faible profondeur ou dans une couche géologique profonde »,la seule solution viable permettant le confinement des déchets pendant le temps nécessaire à la décomposition des éléments radioactifs qu’ils contiennent jusqu’à ce qu’ils ne présentent plus de risque pour l’homme et l’environnement. » précise l’ANDRA. Pour plus d’informations sur les déchets nucléaires, vous pouvez consulter le site de ANDRE. Un autre inconvénient est celui de l’approvisionnement en uranium. “La France a fermé ses mines d’uranium en 2001 et s’approvisionne désormais au Niger. Il existe une relation historique forte entre ces deux pays, mais que sera-t-elle dans 100 ans ?», demande le spécialiste.

Quelles sont les alternatives possibles à l’énergie nucléaire ?

Plutôt que de parler d’alternatives, l’ingénieur neutronique préfère insister sur le mix énergétique, ou branche énergétique, qui consiste à mutualiser différentes énergies. “Car si les alternatives existent et sont claires, nous n’avons pas encore réussi à stocker lesénergie renouvelable”, il explique. “Avoir une production d’électricité intelligente qui utilise notre environnement est une très bonne approche qui devrait être encouragée. Mais vous devez également être pragmatique quant à ce que cela signifie de faire fonctionner une ville entière sur le vent. Que fait-on quand il n’y a pas de vent ? observe l’ingénieur.

Ce dernier rappelle qu’en l’état actuel de nos connaissances, et tant que la question du stockage n’est pas résolue, l’idée de remplacer totalement le nucléaire et de fermer les centrales ne semble pas d’emblée pertinente. L’avenir, à moyen terme, réside peut-être dans le mix énergétique. Une usine qui utiliserait différentes sources d’énergie : l’énergie nucléaire associée pourquoi pas àénergie solaire (photovoltaïque), éolienne, géothermique, marémotrice ou hydroélectrique.

Il serait désastreux de laisser le nucléaire brûler des tonnes de gaz et de charbon, pour seulement dire qu’ils sont des alternatives au nucléaire. Il faut plutôt trouver un fonctionnement complémentaire.”, conclut le spécialiste.

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