Comment fonctionne une centrale nucléaire ?

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30 Dec 202004:07

Summary

TLDRElectrabel exploite sept unités nucléaires qui produisent la moitié de la consommation électrique de la Belgique sans émettre de CO2. Le fonctionnement est basé sur la réaction de fission de l'uranium 235, qui, sous l'effet de neutrons, génère de la chaleur pour transformer l'eau en vapeur. Cette vapeur actionne des turbines, qui activent des alternateurs pour produire de l'électricité. Le processus comprend trois circuits d'eau séparés, avec des générateurs de vapeur et des condenseurs pour refroidir la vapeur et la recycler. L'eau de refroidissement est principalement rejetée dans les rivières.

Takeaways

🌐 Electrabel possède sept unités nucléaires qui produisent la moitié de la consommation électrique de la Belgique sans émettre de CO2.
🔄 La centrale nucléaire fonctionne de manière similaire à une centrale thermique classique, avec la transformation de l'eau en vapeur pour actionner une turbine et un alternateur.
⚫ L'oxyde d'uranium, un combustible fissile, est utilisé dans les centrales nucléaires pour la production de la chaleur nécessaire à la vaporisation de l'eau.
🔌 Les éléments combustibles sont des pastilles d'oxyde d'uranium comprimées et placées dans des crayons de combustible enfermés dans une cuve de réacteur en acier.
🔒 La cuve du réacteur est fermée hermétiquement pour permettre le démarrage d'une réaction en chaîne contrôlée par la fission nucléaire.
⚗️ La réaction en chaîne est déclenchée par la libération de neutrons lors de chaque fission, qui provoque d'autres divisions d'atomes d'uranium.
🚰 Le réacteur à eau sous pression utilise l'eau chauffée par la fission pour générer de la vapeur sans passer à l'état liquide, grâce à une pression élevée.
🔄 Le circuit primaire, secondaire et tertiaire sont séparés pour assurer la sécurité et l'efficacité du processus de production d'électricité.
🌡️ La vapeur générée par le circuit secondaire chauffe l'eau du circuit tertiaire, qui est ensuite refroidie dans une tour de refroidissement avant d'être reconduite au condenseur.
💧 L'eau de refroidissement provenant de la rivière est utilisée pour refroidir la vapeur et est presque entièrement recyclée, avec une petite partie évaporant dans la tour.
🌿 La quasi-totalité de l'eau est rejetée dans les rivières après avoir été utilisée, avec une petite quantité d'eau vaporisée dans la tour de refroidissement.

Q & A

Combien d'unités nucléaires gère Electrabel et combien de ces unités sont situées à Tihange?
-Electrabel gère sept unités nucléaires, dont quatre à Doel et trois à Tihange.
Quelle part de la consommation électrique de la Belgique est produite par les unités nucléaires d'Electrabel?
-Les unités nucléaires d'Electrabel produisent la moitié de la consommation électrique de la Belgique.
Comment une centrale nucléaire est-elle similaire à une centrale thermique classique?
-Une centrale nucléaire fonctionne comme une centrale thermique classique en utilisant la chaleur pour transformer l'eau en vapeur, qui entraîne une turbine et permet ainsi à un alternateur de convertir l'énergie mécanique en énergie électrique.
Quel type de combustible est utilisé dans les centrales nucléaires pour la fission?
-Les centrales nucléaires utilisent de l'oxyde d'uranium fissile sous forme de pastilles de combustible.
Comment est organisé le combustible oxyde d'uranium dans les centrales nucléaires?
-L'oxyde d'uranium est comprimé en pastilles et placé dans des crayons de combustible, qui sont ensuite assemblés pour former des éléments combustibles immergés dans une cuve de réacteur.
Quel est le rôle des barres de contrôle dans une réaction nucléaire?
-Les barres de contrôle absorbent l'excès de neutrons et contrôlent la réaction en chaîne pour qu'elle se déroule de manière contrôlée.
Comment est la cuve du réacteur protégée?
-La cuve du réacteur est en acier avec une épaisseur de 20 cm et est fermée hermétiquement sous l'eau.
Quels sont les trois circuits d'eau d'une centrale nucléaire à eau sous pression?
-Les trois circuits d'eau sont le circuit primaire, le circuit secondaire et le circuit tertiaire, chacun ayant un rôle distinct dans le processus de production d'électricité.
Quelle est la température de l'eau dans le réacteur à eau pressurisée?
-La température de l'eau dans le réacteur à eau pressurisée est de 320 degrés Celsius.
Comment la vapeur est-elle utilisée pour produire de l'électricité?
-La vapeur actionne une ou plusieurs turbines à vapeur, qui tournent très rapidement et entraînent un alternateur pour produire de l'électricité.
Quel est le rôle du condenseur dans le cycle de refroidissement de la vapeur?
-Le condenseur permet à la vapeur du circuit secondaire de se condenser en eau à nouveau, en utilisant l'eau de refroidissement du circuit tertiaire, qui est ensuite renvoyée aux générateurs de vapeur pour recommencer le cycle.
D'où vient l'eau de refroidissement utilisée dans le circuit tertiaire?
-L'eau de refroidissement provient de rivières, dans ce cas de l'Escaut et de la Meuse.
Quel est le sort de l'eau rejetée après le cycle de refroidissement?
-La quasi totalité de l'eau rejetée après le cycle de refroidissement est renvoyée dans l'Escaut et la Meuse, avec une petite partie étant évaporée dans la tour de refroidissement sous forme de vapeur d'eau.

Outlines

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🔋 Fonctionnement d'une centrale nucléaire

Cette partie du script explique le fonctionnement général d'une centrale nucléaire, en la comparant à une centrale thermique classique. Elle détaille le processus de production d'énergie électrique à partir de la vapeur générée par la fission nucléaire, sans émission de CO2. Le script met l'accent sur l'utilisation d'oxyde d'uranium fissile, la transformation en pastilles et l'insertion dans des crayons de combustible, ainsi que le contrôle de la réaction en chaîne pour assurer une production d'énergie sûre et contrôlée.

Mindmap

Keywords

💡centrale nucléaire

Une centrale nucléaire est une installation industrielle utilisée pour produire de l'électricité à grande échelle en utilisant la chaleur générée par la fission nucléaire. Dans le script, elle est décrite comme fonctionnant de manière similaire à une centrale thermique classique, mais avec la chaleur provenant de la fission de l'uranium plutôt que de la combustion de combustibles fossiles.

💡fission nucléaire

La fission nucléaire est le processus par lequel le noyau d'un atome d'uranium est divisé en deux ou plusieurs fragments plus petits, libérant une grande quantité d'énergie sous forme de chaleur. Ce processus est au cœur du fonctionnement des centrales nucléaires décrites dans le script, permettant la production de vapeur pour entraîner des turbines génératrices d'électricité.

💡alternateur

Un alternateur est une machine qui convertit l'énergie mécanique en énergie électrique. Dans le contexte de la centrale nucléaire, l'alternateur est entraîné par la turbine qui elle-même est mise en mouvement par la vapeur d'eau produite par la chaleur de la fission nucléaire. Il s'agit d'une étape clé dans la conversion de l'énergie nucléaire en électricité utilisable.

💡crayons de combustible

Les crayons de combustible sont des tubes contenant des pastilles d'uranium oxydé, qui sont disposés dans le réacteur nucléaire. Ces crayons forment les éléments combustibles nécessaires à la réaction de fission. Le script mentionne que ces crayons sont immergés dans une cuve de réacteur sous l'eau pour maintenir la réaction sous contrôle.

💡réacteur nucléaire

Le réacteur nucléaire est le cœur de la centrale où se déroule la réaction de fission contrôlée de l'uranium. Le script décrit le réacteur comme une cuve en acier épaisse remplie d'eau, où les crayons de combustible sont placés. La chaleur produite par la fission nucléaire chauffe l'eau du réacteur, qui est ensuite utilisée pour produire de la vapeur.

💡réaction en chaîne

La réaction en chaîne est un processus où chaque fission nucléaire libère des neutrons qui provoquent de nouvelles fissions, libérant à leur tour plus de neutrons. Cette réaction doit être contrôlée pour éviter une libération excessive d'énergie. Le script explique que cette réaction est régulée par l'acide borique et les barres de contrôle qui absorbent l'excès de neutrons.

💡barres de contrôle

Les barres de contrôle sont des dispositifs insérés dans le réacteur pour absorber les neutrons excédentaires et contrôler la réaction en chaîne. Selon le script, elles jouent un rôle crucial pour maintenir la réaction de fission à un niveau stable et sécurisé. En cas d'urgence, toutes les barres peuvent être insérées simultanément pour arrêter la réaction.

💡circuit primaire

Le circuit primaire est le premier des trois circuits d'eau séparés dans une centrale nucléaire à eau pressurisée. Il transporte la chaleur produite par la fission nucléaire depuis le réacteur vers les échangeurs de chaleur et les générateurs de vapeur. Le script mentionne que l'eau dans ce circuit est maintenue sous haute pression pour éviter qu'elle ne se transforme en vapeur.

💡générateurs de vapeur

Les générateurs de vapeur sont des échangeurs de chaleur cylindriques avec des milliers de tuyaux en forme de U inversé, utilisés pour transférer la chaleur de l'eau du circuit primaire à l'eau du circuit secondaire. Dans le script, ils jouent un rôle essentiel dans la production de vapeur qui actionne les turbines pour générer de l'électricité.

💡tour de refroidissement

La tour de refroidissement est une structure utilisée pour dissiper la chaleur de l'eau de refroidissement en contact avec l'air ascendant. Le script explique que l'eau chaude du circuit tertiaire est refroidie dans cette tour, puis renvoyée au condenseur pour être réutilisée. Ce processus permet de maintenir une température de fonctionnement sécurisée et efficace pour la centrale.

Highlights

Electrabel possède sept unités nucléaires qui produisent la moitié de la consommation électrique de la Belgique sans émettre de CO2.

Une centrale nucléaire fonctionne de manière similaire à une centrale thermique classique, mais utilise la fission nucléaire pour produire de la chaleur.

L'oxyde d'uranium est utilisé comme combustible fissile dans les centrales nucléaires.

Le combustible est compressé en pastilles et placé dans des crayons de combustible.

La cuve du réacteur, en acier de 20 cm d'épaisseur, est sous l'eau et fermée hermétiquement.

La fission nucléaire est déclenchée par la bombardement d'uranium avec des neutrons, libérant d'autres neutrons et créant une réaction en chaîne.

La réaction en chaîne doit être contrôlée pour éviter une surchauffe.

L'acide borique dans l'eau et les barres de contrôle absorbent l'excès de neutrons pour contrôler la réaction.

Les centrales à eau sous pression, comme celles d'Electrabel, ont trois circuits d'eau séparés.

Le circuit primaire chauffe l'eau au point de ne pas produire de vapeur, en raison de la haute pression.

La chaleur du circuit primaire est transférée au circuit secondaire via un échangeur de chaleur.

La vapeur générée actionne les turbines à vapeur, qui à leur tour entraînent des alternateurs.

Les transformateurs augmentent la tension de l'électricité produite pour minimiser les pertes pendant la distribution.

Le condenseur permet de refroidir la vapeur et de la recondense en eau pour être réutilisée.

L'eau de refroidissement provenant de l'Escaut et de la Meuse est utilisée pour refroidir la vapeur.

La tour de refroidissement utilise l'effet de cheminée naturel pour refroidir l'eau de refroidissement.

La quasi-totalité de l'eau est recyclée, avec seulement une petite partie rejetée dans l'environnement sous forme de vapeur d'eau.