Centrala nucleara

Centrala nucleara de Golfuèg (Tarn e Garona)

Una centrala nucleara es un site industrial qu'utiliza la fission dels nuclèus atomics per produire de calor, qu'una partida es transformada en electricitat (entre 30 % e 40 % segon la diferéncia de temperatura entre la font freda e la font cauda). Es la principala utilizacion de l'energia nucleara dins lo domeni civil.

Una centrala nucleara es constituida d'un o mai reactors nuclears que la poténcia electrica va de qualques megawatts a mai de 1 500 megawatts pel reactor sovietic de granda poténcia RBMK. Lo reactor europèu EPR, deuriá aténher una poténcia recòrd de 1 600 MW.

En 2009, 439 reactors èran en foncion dins 31 païses del monde, que 58 en França, o un total de 370 GW produsent prèp de 14 % de l'electricitat mondiala. La Catastròfa de Chornobyl conduguèt a prendre de moratòris e la baissa dels prètz del petròli pendent los ans 1990 confirmèt la tendéncia de construire mens de novèls reactors. Mas dempuèi los ans 2000 la pression suls prètz del petròli e la pression internacionala per baissar l'emprenta de carbòni redonèt vam al nuclear civil, vam que poirà tombar a causa de l'accident nuclear de Fukushima. Mentretant, las centralas vielhisson: en 2006, la majoritat dels reactors avián de 15 a 36 ans, sèt avent de 37 a 40 ans[1].

Istòria

Lo 20 de decembre de 1951, la primièra centrala nucleara dintra en servici als Estats Units d'America al Experimental Breeder Reactor I (EBR-I) prèp de la vila d'Arco (Idaho)[2]. Lo 27 de junh de 1954, una centrala nucleara civila es connectada al malhum electric a Obninsk en Union Sovietica, amb una poténcia de produccion d'electricitat de cinc megawatts. Las centralas nuclearas seguentas foguèron aquelas de Marcola en Provença lo 7 de genièr de 1956, de Sellafield al Reialme Unit en 1956, e Shippingport als Estats Units d'America, en 1957.

La poténcia nucleara mondiala lèu aumentèt, d'1 GW en 1960 cap a 100 GW a la fin dels ans 1970, fins a 300 GW a la fin dels ans 1980. Dempuèi, la capacitat mondiala a aumentat fòrça mens, atenguèt 366 GW en 2005, a causa del programa nuclear chinés.

Los còstes economics creissents, deguts a las duradas de construccion de mai en mai longas, e lo flac còst dels combustibles fossils, faguèron lo nuclear mens competitiu dins los ans 1980 e 1990. E mai, l'opinion publica, inquieta dels risques d'accidents nuclears e del problèma dels descais radioactius, conduguèt a renonciar a l'energia nucleara.

Descripcion

Esquèma del principi d'una centrala nucleara. Lo còr del reactor conten los assemblatges de combustible estanques e las barras de contraròtle, dins d'aiga a l'estat liquide (tipe Reactor d'aiga pressurizada).

Una centrala nucleara regropa l'ensemble de las installacions permetent la produccion d'electricitat sus un site donat. Compren sovent mai d'un escalons, identics o non; cada escalon correspond a un grope d'installacions concebuda per fornir una poténcia electrica donada:

  • lo bastiment reactor, sovent dobla encencha estanca que conten lo reactor nuclear, lo pressurizador qu'a per foncion de mantenir l'aiga (tractada) del circuit primari a l'estat liquid, los generators de vapor (tres o quatre segon la generacion), lo grope motopompa primari servissent a far caminar lo fluid caloportaire (aiga), lo circuit d'aiga primari, que son ròtle principal es d'assegurar lo transferiment termic entre lo còr del reactor e los generators de vapor, e una partida del circuit d'aiga segondari ;
  • lo bastiment combustible: acolat al bastiment reactor, servís de sèrva pels assemblatges del combustible nuclear abans, pendent los arrèstes del escalons e pel refregiment del combustible descargat (lo tèrç del combustible es remplaçat cada 12 a 18 meses). Lo combustible es mantengut immergit dins de piscinas que lor aiga servís de boclièr radiologic;
  • lo bastiment sala de las maquinas, que conten:
    • una linha d'arbre amb los diferents estatges de la turbina de vapor e l'alternator,
    • lo condensador, seguit de las turbopompas alimentàrias (foncionament normal, de secors);
  • los locals periferics d'expleitacion (sala de comanda…) ;
  • de bastiments annèxes que contenon subretot las installacions divèrsas de circuits auxiliars necessaris al foncionament del reactor nuclear e a la mantenença, los quadres electrics alimentant totes los auxiliars e generators Diesel de secors;
  • una estacion de pompatge pels escalons que lor refregiment utiliza l'aiga de mar, de flum o de riu, e a l'encòp una torre aerorefrigeranta (la partida pus vesibla d’una centrala nucleara; nauta de 28 m per la Centrala nucleara de Chinon fins a 178 m per la Centrala nucleara de Civaux[3]).

Las autras installacions de la centrala electrica:

  • un o mai pòstes electrics permetent la connexion al malhum electric per l'intermediari d'una o mai linhas de nauta tension, e una connexion limitada entre los escalons;
  • los bastiments tecnic e administratiu, magazin…

Foncionament tecnic

Article detalhat: Reactor nuclear.
Reactor d'aiga bolhenta:
  1. barra d'arrèst d'urgéncia
  2. barra de contraròtle
  3. assemblatge combustible
  4. proteccion biologica
  5. sortida de vapor
  6. dintrada de l'aiga
  7. proteccion termica

Una centrala nucleara fonciona del meteis biais qu'una caudièra. Un combustible (qu'aicí es nuclear) permet de crear de calor. Aquela calor permet amb un escambi de transformar l'aiga en vapor, que accelerada entraïnarà mecanicament una turbina. Aquela turbina entraïnarà a son torn un alternator que produirà l'electricitat. La produccion de calor s'obten dins lo reactor. L'escambiador se nomena GV (generator de vapor).

Per recuperar d'energia mecanic amb de calor, cal dispausar d'un circuit termodinamic: una font cauda, una circulacion e una font freda. Dins una centrala nucleara, aquel circuit es forçat (utilizacion de pompas). Per simplificar :

  • per un reactor de tipe REP (Reactor d'aiga pressurizada), la font cauda es alimentada per l'aiga del circuit primari, a la temperatura mejana de 306 °C (286 °C a la dintrada e 323 °C a la sortida del reactor;
  • la font freda del circuit de refregiment pòt èsser porgit per pompatge d'aiga de mar o de flum (de còps qu'i a completat d'una torre aerorefrigeranta).

Atal, un escalon nuclear de tipe REP compòrta tres circuits d'aiga importants independents:

Circuit primari estancat

Lo circuit primari se situa dins una encencha de confinhament. Se constituís d'un reactor integrant de pinèls de contraròtle e lo combustible, e, segon lo tipe d'escalon, de 3 o 4 generators de vapor (GV) associat respectivament a una pompa primària centrifuga, un pressurizador que manten una pression dins lo circuit a 155 bar. Vehicula, en circuit estancat, d'aiga liquida[4] jons pression qu'extrai las calorias del combustible per las transportar als generators de vapor (ròtle de fluide caloportaire). L'aiga del circuit primari tanben a per utilitat la moderacion dels neutrons (ròtle de moderator) eissits de la fission nucleara. La termalizacion dels neutrons los alentís per lor permetre d'interagir amb los atòms d'urani 235 e provocar la fission de lor nuclèu. Encara, l'aiga procura un efèit estabilizador al reactor : se la reaction s'embalava, la temperatura del combustible e de l'aiga aumentariá. Aquò provocariá d'un costat, una absorcion dels neutrons pel combustible (efèit combustible) e d'un autre costat una moderacion mendre de l'aiga (efèit moderator). Lo cumul d'aqueles dos efèits es dich « efèit poténcia »: l'aumentacion d'aquel tèrme provocariá l'estofament de la reaccion d'esperela, es un efèit autoestabilizant.

Circuit segondari estancat

Lo circuit d'aiga segondari se descompausa en doas partidas:

  • entre lo condensador e los generators de vapor, l'aiga demòra jos forma liquida: es l'alimentacion dels generators de vapor; de las turbopompas alimentàrias permetent d'elevar la pression d'aquela aiga, e dels escambiadors de calor en elevant la temparatura (60 bar e 220 °C) ;
  • aquela aiga se vaporiza dins 3 o 4 generators de vapor e las tudelariás de vapor alimentant a cadun son torn los estatges de la turbina dispausat sus una meteissa linha d'arbre. La vapor aquerís una granda velocitat pendent de sa destenta permetent atal d'entraïnar las palas de la turbina.


Circuit de refregiment mièg dubèrt

Aquel circuit assegura lo refregiment del condensor. L'aiga de refregiment es escambiada dirèctament amb la mar, un flum o un riu, amb de de pompas de circulacion. Per aqueles dos darrièrs cas, l'aiga pòt èsser refregida per un corrent d'aire dins una torre aerorefregiranta d'ont una pichona partida de l'aiga s'escapa en vapor jos forma de fum blanc.

L'energia mecanica producha per la turbina servís a entraïnar l'alternator que la convertís en energia electrica, aquela essent encaminada pel malhum electric.

La desconnexion imprevista de l'alternator del malhum demanda de reduire lèu lo provesiment en vapor de la turbina amb de vanas de reglatge dispausada sus las tudelariás de vapor, se non la velocitat de rotacion aumentariá fins a la destruccion a causa d'un coble generator excessiu. Pasmens, l'escalon demòra en servici per una poténcia flaca: la turbina es en rotacion e demòra prèsta a èsser tornarmai acoblada sul malhum.

Fisabilitat d'una centrala nucleara

Risc d'accident

L'« accident major » examinat per los estudis de seguritat es la fusion d'un còr d'un reactor nuclear.

Per las centralas nuclearas francesas de primièra generacion, l'objectiu èra d'aver una probabilitat de fusion d'un còr inferiora a 5 sus 100 000 per reactor e per an[5]. Aquela seguretat foguèt melhorada dins la segonda generacion[6]. Las chifras per las centralas alemandas son comparablas[7]. Aquel nivèl de seguretat èra un pauc superior a aquel constatat dins lo rèste del monde: al començament de 2009, l'industria nucleara aviá acumulat una experiéncia totala de 13 000 ans x reactor de foncionament[8].

Pasmens.

Una catastròfa majora se produguèt sus una de la centralas de primièra generacion de tipe RBMK (nivèl 7 sus l'escala INES), l'explosion de la centrala de Chornobyl en 1986. Tres autres accidents majors se produguèron: l'encendi de Sellafield de 1957, l'accident de Three Mile Island en 1979 e de la centrala japonesa de Fukushima pendent los tèrratrem e tsunami de Sendai (2011).

Risc d'exposicion au raionament ionizant

En decembre de 2007, los resultats de l'estudi del Registre nacional alemand dels càncers de l'enfant indican qu'observam en Alemanha un ligam entre la proximitat d'una abitacion al respècte de la centrala nucleara mai prèpa e lo risc pels enfants d'èsser atenguts, abans l'edat de 5 ans, d'un càncer o d'una leucemia. Pasmens, lo raionament ionizant pòt en principi pas èsser interpretat coma una causa, l'exposicion al raionament ionizant essent pas mesurada o modelizada[9].

Rendement d'una centrala nucleara

Lo rendement teoric de conversion de las installacions d'una centrala nucleara es egal a 33 %[10] - que ne cal sostraire las pèrdas en linha sul malhum Fòrça Nauta Tension. Las centralas electricas alimentadas en fiol o en carbon possedisson un rendement un pauc superior (~ 40 %) perque foncionan amb una temperatura de vapor pus elevada (mens de constrencha de seguritat). EDF garantís que los reactors futurs EPR auràn un rendement de 35 %.

Los diferents tipes de reactors

Una centrala nucleara es equipada d'un o mai reactors nuclears. Un reactor nuclear pòt apartenir a mai d'una filièras:

  • reactor d'aiga bolhenta, moderada pel grafite, de concepcion sovietica (RBMK) ;
  • reactor d'urani natural, moderat pel grafite, refregit pel dioxid de carbòni (filièra urani natural grafite gas o UNGG); que lo primièr reactor d'usatge civil en França (EDF1). Aquela filièra foguèt abandonada per la filièra REP per de rasons economicas. Las centralas francesas d'aquel tipe son actualament totas a l'arrèst; qualques centralas britanicas de meteis tipe (Magnox) son encara en servici;
  • reactor utilizant l'urani natural moderat per d'aiga pesuca (filièra canadiana CANDU) ;
  • reactor d'aiga pressurizada (REP en francés) (PWR en anglés); aquel tipe de reactor utiliza l'oxide d'urani enriquit coma combustible, e es moderat e refregit per d'aiga ordinària jos pression. Los REP constituisson l'essencial del pargue actual: 60 % dins lo monde e 80 % en Euròpa. Una varianta es lo reactor d'aiga pressurizada de concepcion sovietica (WWER) ;
  • reactor d'aiga bolhanta (REB en francés) (BWR en anglés); aquel tipe de reactor es pro semblable a un reactor d'aiga pressurizada, a la diferéncia importanta que l'aiga primària se vaporiza dins lo còr del reactor, aquò en foncionament normal ;
  • reactor d'aiga pesuca pressurizada (PHWR) ;
  • reactor avançat de gas (AGR) ;
  • reactor nuclear de neutrons rapids e a caloportaire de sòdi, coma lo Superphénix europèu o lo BN-600 rus;
  • reactor de sals fonduts
  • reactor liquide de nitrat d'uranile
  • …

Reactors nuclears e centralas en projècte

  • Dempuèi 2006, mas subretot 2007, la demanda es pojada per los besonhs enòrmes de la China en energia e la tesion generalise sus la energias fossilas. Atal en octobre de 2010, 24 centralas nuclearas son en construccion e 38 en projècte en China, o prèp de 70 000 MWe a metre en servici sus una desena d'annadas, es a dire mai que la totalitat del pargue francés!
  • L'industria nucleara electrica francesa a per exemple concebut un reactor de novèla generacion : EDF deu, en França, implantar una centrala nucleara de tipe EPR (European Pressurised water Reactor) sul site de Flamanville, dins la Marga, d'una poténcia prevista de 1 600 MW. (Investiment d'un còst estimat de 3 miliards d'èuros en 2003, revist a 5 miliards d'èuros en 2010).
  • De son costat, l'entrepresa russa Sevmash anoncièt qu'aviá començat lo 14 de junh de 2006 la construccion de la 1a Centrala nucleara flotejanta al monde (PATES / ПАТЭС) en utilizant las tecnologias desvolopadas pels sosmarins nuclears militars.

Debat politic sus l'energia nucleara

Article detalhat: Debat sus l'energia nucleara.

Lo nuclear es la tecnologia qu'anima los conflictes d'opinion mai intenses[11]. Alara la filièra nucleara produsiá solament 14,8 % de l'electricitat dins lo monde en 2006, o 6,2 % de l'energia primària mondiala[12] e 3 % de l'energia finala.

Los descais

Article detalhat: Descai radioactiu.

Los descais radioactius venon de diferentas estapas del cicle del combustible nuclear. Prèp de 10 % d'aqueles descais son d'elements de fòrta activitat radiologica o de longa semivida[13]. La gestion d'aqueles descais es un procèssus complèxe, en general fisat a una organizacion especifica.

En mai dels descais radioactius, una centrala nucleara emet de descais termics, l'excès d'energia produsit essent dissipat jos forma de calor, produsent un caufament de l'aire e de l'aiga.

Desmantelament

Article detalhat: Desmantelament nuclear.

Aprèp l'arrèst definitiu de l'expleitacion, una centrala nucleara es en principi desmantelada en entièr, los reactors nuclears compres. Segon Nicholas Lenssen, en 1999, 94 reactors nuclears fuguèron arrestats definitivament, alara que 429 contunhan de foncionar dins lo monde.

Còtes e economia

Los còstes del nuclear segon diferents estudis.

En 2007, en Lituània, los còstes de construccion d'un site d'una capacitat de 800 a 1 600 MW foguèron estimats entre 2,4 e 4 miliards d'èuros[14].

Vejatz tanben

Principis

Infrastructura

  • Reactor nuclear
  • Liste dels reactors nuclears
  • Reactor pressurizat europèu (EPR)

Risques

Debats

  • Debat sus l'energia nucleara
  • Sortida del nuclear civil

Bibliografia

Ligams extèrnes

Nòtas e referéncias

  1. ↑ (en) Agéncia internacionala de l'energia atomica Viena, Nuclear Power Reactors in the World PDF
  2. ↑ (fr)Alain Binet, Le Second XXe siècle (1939-2000), Paris, Ellipses, 2003, p.208
  3. ↑ PDF Document Afsset, 10 d'octobre de 2007
  4. ↑ L'escambi termic es melhor amb un liquide qu'amb de vapor.
  5. ↑ Citat pel ministèri francés de l'industria: [1]
  6. ↑ La probabilitat d’accident de fusion d'un còr foguèt estimada a 1 x 10-5 per annada reactor segon una evaluacion francesa d’un accident major de fusion d'un còr dins un REP de 1 300 MWe. [2]
  7. ↑ Segon « l’estudi oficiala alemanda suls risques nuclears, fasa B », la probabilitat d’una catastròfa nucleara majora dins una centrala aprèp 40 ans de foncionament, es de 0,1 per cent. [3], aquò correspond a 2,5 accidents per reactor e per 100 000 ans de foncionament.
  8. ↑ Sgon World Nuclear Association, [4]
  9. ↑ (fr)Horizons et débats, nModèl:° 51, Cancers infantiles aux alentours des centrales nucléaires allemandes, p. 3, 22 de decembre de 2008
  10. ↑ (fr)Électricité nucléaire et consommation d'énergie primaire et finale, Ministèri de l'Ecologia, de l'Energia, del Desvolopament durable e de l'Agençament del territòri, DGEC, modifica lo 12/06/2009
  11. ↑ (fr)Alain Moreau, Nucléaire, bienheureuse insécurité, Éd. L'Harmattan 2003
  12. ↑ (en) Agéncia internacionala de l'energia, Key World Energy Statistics 2009
  13. ↑ Los descais radioactius sul site del CEA
  14. ↑ paysbaltes [5] La construccion d’una novèla centrala nucleara lituaniana site:pays-baltes.com