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Fonctionnement d'une centrale nucléaire

Une centrale nucléaire est une centrale électrique qui utilise de l’énergie nucléaire.

Une centrale nucléaire de type réacteur à eau pressurisée (PWR), comme à Tihange ou à Doel, utilise la chaleur dégagée par la fission des atomes pour chauffer de l’eau pressurisée et, au final, faire tourner une turbine et entrainer un alternateur qui produit de l’électricité.

Processus de production de l'électricité

Ce type de centrale possède 3 circuits d’eau indépendants et étanches les uns des autres.

1. Circuit primaire : pour extraire la chaleur
Dans le réacteur, la fission des noyaux d'uranium ou de plutonium produit une grande quantité d’énergie sous forme de chaleur. Cette chaleur fait augmenter la température de l'eau du circuit primaire qui circule autour du cœur du réacteur, à 320°C. L'eau est maintenue sous pression pour l'empêcher de bouillir. Ce circuit fermé est appelé circuit primaire.

2. Circuit secondaire : pour produire la vapeur
Le circuit primaire échange la chaleur avec un deuxième circuit fermé, appelé circuit secondaire, dans un générateur de vapeur. Dans ce générateur de vapeur, l'eau chaude du circuit primaire chauffe l'eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur.
La pression de cette vapeur fait tourner une turbine qui entraîne à son tour un alternateur. Grâce à l'énergie fournie par la turbine, l'alternateur produit de l’électricité.
Un transformateur élève la tension du courant électrique produit par l'alternateur pour qu’il soit plus facilement transporté dans les lignes à très haute tension (400 000 volts).

3. Circuit de refroidissement : pour condenser la vapeur et évacuer la chaleur
À la sortie de la turbine, la vapeur du circuit secondaire est refroidie et transformée en eau grâce à un condenseur dans lequel circule de l'eau froide en provenance de la mer ou d'un cours d’eau. Ce troisième circuit est appelé circuit de refroidissement. Au bord d’un cours d’eau, l'eau de ce troisième circuit peut être refroidie au contact de l'air circulant dans une tour de refroidissement. Une petite partie s’échappe de la tour ; il s’agit du panache de vapeur.

Source : https://www.asn.fr - "Droits réservés"

Principaux composants d'une centrale nucléaire
  • Combustible (1) : de l’uranium enrichi à 4%, sous forme de pastilles, elles-mêmes assemblées en crayons.
     
  • Bâtiment réacteur (2) : à double enceinte, il s’y trouve :
    • la cuve (3) : en acier ultra épais, elle accueille les crayons de combustible et produit de la chaleur
    • le pressuriseur : il maintient l'eau du circuit primaire à l'état liquide
    • les générateurs de vapeur (trois ou quatre selon la puissance de la centrale) (4)
    • les pompes primaires (pour faire circuler le fluide caloporteur)
    • le circuit d'eau primaire : il assure le transfert thermique entre le coeur du réacteur et les générateurs de vapeur
    • une partie du circuit d'eau secondaire
       
  • Bâtiment combustible : accolé au bâtiment réacteur, il sert de stockage des assemblages du combustible nucléaire avant leur chargement dans le cœur (combustibles neufs) ou après leur déchargement du cœur (combustibles usés). Comme les combustibles usés dégagent encore de la chaleur une fois déchargés (du fait de leur très grande radioactivité), ils sont maintenus immergés dans des piscines de désactivation. L'eau de la piscine sert d'écran radiologique et à évacuer la chaleur résiduelle.
     
  • Salle de commande : toute l’activité de la centrale y est contrôlée 24h/24 : démarrage, arrêt, modulation de la puissance du réacteur (augmenter ou diminuer la puissance de celui-ci).
     
  • Salle des machines : elle abrite la turbine à vapeur (5), l'alternateur (6), le condenseur, des turbopompes alimentaires et les locaux périphériques d’exploitation…
     
  • Station de pompage : elle est nécessaire pour assurer les besoins en eau
     
  • Eau (7) : une centrale nucléaire utilise de l’eau pour des besoins de refroidissement indispensables au procédé de production d’électricité. Les centrales implantées en bord de mer ou sur des fleuves à gros débit fonctionnent en circuit ouvert. Lorsque le fleuve n’a pas un débit suffisant ou s’il y a plusieurs centrales rapprochées le long d’un même cours d’eau, les installations sont équipées de tours de refroidissement.
     
  • Tour(s) de refroidissement (8) : c’est l’édifice le plus visible des centrales électriques, et nucléaires en particuliers. Elles refroidissent l’eau réchauffée du condenseur au contact d’un courant d’air ascendant. Ces tours n'équipent que les centrales dont la source froide ne permet pas d'évacuer la chaleur nécessaire au fonctionnement et permettent ainsi de diminuer la pollution thermique de cette source froide. Certaines centrales nucléaires ne possèdent pas de réfrigérant atmosphérique. Elles sont refroidies uniquement par l’eau venant de la rivière ou de la mer.