Suite à la fission des atomes d’uranium-235 contenus dans le combustible nucléaire, de l’énergie thermique est libérée en grande quantité. Celle-ci est qualifiée d’énergie primaire. Cette énergie chauffe l’eau du circuit primaire (caloporteur). Puis, l’eau chaude (à environ 325 °C) est dirigée vers les générateurs de vapeur (GV), où l’eau du circuit secondaire est transformée à l’état de vapeur (à une température de 275°C environ). Cette dernière se dirige enfin vers la turbine et l’alternateur pour générer de l’électricité (énergie secondaire). En sortie de turbine, la vapeur (à une température d’environ 40°C) est condensée puis renvoyée sous forme liquide jusqu’au GV.

Lors de ce parcours, de la chaleur est donc disponible sous forme de vapeur. On estime d’ailleurs qu’environ 70% de la vapeur générée par un réacteur nucléaire (de type REP) n’est pas convertie en électricité. On parle de chaleur fatale. Cette déperdition touche toutes les centrales électriques y compris celles qui fonctionnent au gaz, au charbon ou au fioul.

Cette chaleur disponible pourrait être utilisée pour répondre aux besoins (sur plusieurs gammes de température et de pression) de plusieurs secteurs, tels que l’industrie (chimie, papier, etc.) ou le résidentiel (réseau de chauffage urbain).

Il existerait deux options pour récupérer la chaleur d’une centrale nucléaire :

• La première s’appelle la cogénération, c’est-à-dire la production simultanée de chaleur et d’électricité. Cette méthode consiste à modifier le cycle du circuit de conversion, secondaire dans le cas des réacteurs de forte puissance de type REP, de sorte à prélever de la chaleur en un point du circuit, tout en continuant d’assurer sa fonction électrogène : on appelle cette opération un repiquage de vapeur.
• La seconde est de consacrer exclusivement un réacteur à la production de chaleur, on parle alors de réacteur calogène. L’énergie thermique libérée par la fission est ici considérée comme le produit final.

La chaleur nucléaire dans le monde

Dans le monde, près de 80 réacteurs nucléaires produisent de la chaleur en cogénération ou non, à destination du chauffage urbain ou des industries. La plupart se trouvent dans les pays nordiques (Finlande, Suède) et en Europe de l’Est, ou encore dans des pays plus proches comme la Suisse (par exemple la centrale de Gösgen¹ pour l’industrie et le chauffage urbain).

La Chine a aussi recours à ces techniques (par exemple la centrale de Haiyang² pour le chauffage urbain). Elle est aussi actuellement en train de construire le premier projet de centrale nucléaire au monde qui combinera un réacteur à eau pressurisée de troisième génération et un réacteur à gaz à haute température de quatrième génération. La centrale pourra ainsi produire à la fois de l’électricité mais aussi de la chaleur pour l’industrie de la pétrochimie. ■