Le nucléaire et les différents réacteurs nucléaires

Principes de base de l'énergie nucléaire

L’énergie nucléaire trouve son origine dans la découverte de la fission nucléaire dans les années 1930. Les premiers réacteurs nucléaires ont été développés à des fins de recherche et militaires pendant la Seconde Guerre mondiale. Cependant, c’est en 1954 que l’énergie nucléaire civile a vu le jour avec la première centrale nucléaire d’Obninsk, en Russie.

Depuis lors, l’énergie nucléaire s’est répandue dans le monde entier, avec des pays tels que les États-Unis, la France et le Royaume-Uni en tête. Les réacteurs nucléaires ont évolué au fil du temps, passant de la génération I à la génération IV, avec des améliorations en matière de sécurité, d’efficacité et de gestion des déchets.

Centrale nucléaire d'Obinsk

L’énergie nucléaire provient de la fission des noyaux atomiques, principalement de l’uranium-235 et du plutonium-239. La fission est un processus dans lequel le noyau atomique se divise en deux noyaux plus petits, libérant une grande quantité d’énergie sous forme de chaleur et de radiations ionisantes.

La fission nucléaire se produit lorsqu’un neutron heurte un noyau fissile, le faisant se diviser. Ce processus libère à son tour d’autres neutrons, qui peuvent provoquer d’autres fissions, créant ainsi une chaîne de réactions nucléaires. Le contrôle de cette chaîne de réactions est essentiel pour maintenir la criticité du réacteur, c’est-à-dire un état où le nombre de fissions reste stable.

Schéma de la fission nucléaire

Types de réacteurs nucléaires

Il existe plusieurs types de réacteurs nucléaires, chacun ayant ses propres caractéristiques et applications. Voici quelques-uns des principaux types de réacteurs :

Réacteurs à eau légère (LWR)

Les réacteurs à eau légère sont les plus courants dans le monde. Ils utilisent de l’eau ordinaire comme modérateur et caloporteur. Les deux principaux types de REP (LWR) sont les réacteurs à eau pressurisée (PWR) et les réacteurs à eau bouillante (BWR). 

Centrale nucléaire REP ou LWR

Réacteurs à eau lourde (HWR)

Les réacteurs à eau lourde utilisent de l’eau lourde (oxyde de deutérium) comme modérateur et caloporteur. Un exemple bien connu de HWR est le réacteur à eau lourde pressurisée (PHWR), comme les réacteurs CANDU développés au Canada.

Réacteurs à gaz

Les réacteurs à gaz utilisent un gaz, généralement de l’hélium, de l’azote ou du dioxyde de carbone, comme caloporteur. Parmi les réacteurs à gaz, on trouve les réacteurs à graphite avancés (AGR), principalement utilisés au Royaume-Uni, et les réacteurs à haute température refroidis au gaz (HTGR), qui offrent des températures de sortie plus élevées pour des applications industrielles et la production d’hydrogène.

Réacteurs à neutrons rapides (FBR), réacteurs à sels fondus (MSR) et réacteurs intégraux à cycle rapide (SFR)

Les réacteurs à neutrons rapides, également appelés réacteurs à fission rapide, utilisent des neutrons à haute énergie pour provoquer la fission. Ils n’ont pas besoin d’un modérateur et peuvent ainsi utiliser des combustibles nucléaires plus efficacement. Parmi les types de FBR, on trouve les réacteurs à sels fondus (MSR), qui utilisent des sels liquides comme caloporteur et combustible, et les réacteurs intégraux à cycle rapide (SFR), qui utilisent du sodium liquide comme caloporteur.

Réacteurs de recherche et réacteurs à usage spécial

Les réacteurs de recherche sont généralement de petite taille et servent à des fins scientifiques, telles que la production de neutrons pour la recherche en physique, la production de radioisotopes pour la médecine ou l’industrie, et la formation en génie nucléaire. Les réacteurs à usage spécial comprennent, par exemple, les réacteurs utilisés pour la propulsion navale ou pour la production de plutonium destiné à des applications militaires.

En conclusion, l’énergie nucléaire est un domaine fascinant et en constante évolution, avec un riche historique et des principes de base qui ont conduit au développement de divers types de réacteurs pour répondre à différentes exigences. La compréhension des bases de l’énergie nucléaire est essentielle pour évaluer son rôle dans notre avenir énergétique et pour contribuer à la recherche et au développement de technologies nucléaires plus sûres et plus durables.

Sources des images (libres de droit):

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kinkomaa_2018.jpg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kernspaltung.svg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Centrale_nucl%C3%A9aire_REP.png

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