De l’uranium à l’électricité : fonctionnement d’une centrale nucléaire - Sfen

De l’uranium à l’électricité : fonctionnement d’une centrale nucléaire

Publié le 19 mars 2013 - Mis à jour le 28 septembre 2021
  • Uranium

Les centrales nucléaires sont des usines de production d’électricité qui utilisent la fission de noyaux atomiques pour produire de la chaleur. Le processus mis en œuvre dans ces centrales est le même que celui des centrales thermiques dites classiques -soit celles qui utilisent du pétrole, du gaz ou encore du charbon- à la différence près que dans le cas des centrales nucléaires le combustible permettant d’obtenir la chaleur est l’uranium.

De la fission des atomes à l’électricité

Comme expliqué dans l’infographie, la fission des atomes d’uranium crée de la chaleur. Cette chaleur permet de chauffer de l’eau qui se transforme ensuite en vapeur. Cette vapeur fait tourner une turbine à grande vitesse, enfin, cette turbine entraîne un alternateur, et c’est ce dernier qui produit l’électricité.

Schéma sur la fission des atomes pour produire de l'électricité

Les 3 circuits des centrales à eau sous pression

 

Circuits d'une centrale nucléaire à eau sous pression

  • Le circuit primaire a pour but d’extraire de la chaleur :

L’eau présente dans la cuve s’échauffe au contact des gaines métalliques qui renferment l’uranium, porté à très haute température par les réactions de fission. Afin d’éviter qu’elle entre en ébullition cette eau est maintenue sous pression et circule dans un circuit fermé : le circuit primaire.

  • Le circuit secondaire produit de la vapeur :

La chaleur de l’eau du circuit primaire est transmise à l’eau circulant dans le circuit secondaire, qui est également fermé. Cette opération s’effectue dans le générateur de vapeur où l’eau du circuit secondaire s’échauffe  au contact des tubes parcourus par l’eau du circuit primaire et se transforme en vapeur. Cette vapeur  est ensuite dirigée vers une turbine qu’elle fait tourner à grande vitesse, laquelle entraîne l’alternateur, producteur d’électricité. La vapeur ayant fait tourner la turbine est ensuite retransformée en eau, pour être réutilisée dans les mêmes conditions, à l’intérieur du même circuit.

  • Le circuit de refroidissement condense la vapeur et évacue la chaleur

Ce troisième circuit est indépendant des deux premiers. Il assure la condensation de la vapeur sortant de la turbine. Cela permet au système de fonctionner de manière continue. Ce troisième circuit fonctionne en circuit ouvert ou fermé selon les cas. N’entrant pas en contact avec le réacteur nucléaire, l’eau n’est ni radioactive ni polluée. En bord de mer ou sur les fleuves à haut débit ont prélève directement l’eau de refroidissement qui est ensuite rejetée dans le milieu après avoir refroidit le circuit secondaire. Dans le cas de rivières où le débit ne serait pas suffisant on fonctionne en circuit fermé : l’eau n’est pas rejetée dans le milieu extérieur mais évacue sa chaleur dans une haute tour de refroidissement avant d’être réinjectée dans le circuit. Dans ces tours de refroidissement, un courant ascendant naturel permet de refroidir l’eau, tandis qu’une partie de l’eau s’évapore formant ses panaches blancs si caractéristiques. Les circuits ne se touchent pas, ils sont fermés. Le panache blanc des centrales nucléaires résulte de l’évaporation de l’eau qui refroidit les centrales, il s’agit donc d’air humide (ou vapeur d’eau) inoffensif.

Par la rédaction

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