Comment fonctionne une centrale nucléaire ?
Comment fonctionne une centrale nucléaire ?

Comment fonctionne une centrale nucléaire ?

Une centrale nucléaire peut être comparée à une machine à vapeur. Elle chauffe l’eau qui, transformée en vapeur, fait tourner une dynamo géante qui génère de l’électricité. Mais, contrairement à une machine à vapeur, l’échauffement de l’eau se fait au moyen de matières fissiles, donc sans combustion.

Dans toutes les centrales nucléaires, la production d’électricité provient de la fission de noyaux d’uranium ou de plutonium. Lorsqu’un noyau d’uranium ou de plutonium fissile est bombardé par un neutron, il se fragmente. Cette fission nucléaire produit des neutrons (deux ou trois par fission) et crée de nouveaux atomes (les produits de fission tels que le xénon, le krypton, l’iode, le césium, … ). Cette réaction en chaîne dégage de grandes quantités de chaleur qui permet de chauffer de l’eau pour la transformer en vapeur. Celle-ci fait ensuite tourner une turbine à laquelle est couplé l’alternateur qui produit l’électricité.

Les centrales nucléaires à eau pressurisée (PWR) comme à Doel et Tihange

La production d'électricité dans les centrales nucléaires s'effectue grâce à trois circuits d'eau totalement indépendants les uns par rapport aux autres.

Le circuit primaire extrait la chaleur.

La chaleur dégagée par la réaction en chaîne contrôlée qui se produit dans la cuve du réacteur chauffe l'eau du circuit primaire. Pour empêcher cette eau avoisinant les 300°C de bouillir, le pressuriseur la maintient à une pression de 155 bars.

Dans un générateur de vapeur, l'eau du circuit primaire transmet sa chaleur à l’eau circulant dans un autre circuit fermé : le circuit secondaire.

Le circuit secondaire produit la vapeur.

Au contact des tubes des générateurs de vapeur dans lesquels circule l’eau du circuit primaire, l’eau du circuit secondaire se transforme en vapeur. La pression de cette vapeur fait tourner la turbine qui entraîne l'alternateur qui, à son tour, produit l’électricité. Le cycle secondaire est aussi appelé "circuit eau - vapeur".

Trois circuits totalement indépendants

Le circuit tertiaire refroidit.

Ce circuit de refroidissement est indispensable pour condenser la vapeur et évacuer la chaleur résiduelle. La vapeur de la turbine est à nouveau transformée en eau dans un condenseur, un énorme échangeur qui enferme des milliers de tubes dans lesquels circule de l’eau froide prélevée à une source extérieure (fleuve ou mer). Après son passage dans le condenseur, l'eau de refroidissement peut être évacuée de deux façons. Soit elle est rejetée, légèrement échauffée, à la source extérieure d’où elle provient. Soit elle cède sa chaleur à l’atmosphère dans une tour de refroidissement. Les tours de refroidissement permettent de respecter les prescriptions environnementales en matière de réchauffement des cours d’eau.

L'énergie nucléaire représente environ 30% de l'électricité produite dans l'Union européenne.

Et concernant les émissions de CO2 ?

Les émissions de CO2 des centrales nucléaires, en prenant en compte l’ensemble de leur cycle de vie, sont très faibles en comparaison avec celles des combustibles fossiles, et sont comparables à celles des sources d’énergie renouvelables :

  • Parcs éoliens : 11 g/kWh
  • Centrales nucléaires : 12 g/kWh
  • Panneaux solaires : 27 g/kWh
  • Centrales à gaz : 490 g/kWh
  • Centrales à charbon : 820 g/kWh

(Sources : IPCC, "Rapport comparatif des émissions de CO2 des différentes sources d'énergie au cours de leur cycle de vie complet" et World Nuclear Association)

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