La radioactivité : le fonctionnement d'une centrale nucléaire

Résumé du document

Nous cherchons à comprendre les principes du nucléaire : quels sont-ils, comment fonctionnent-ils ?
Tout d'abord, revenons à l'échelle atomique afin de mieux comprendre la structure des atomes.
L'atome est constitué d'un nuage électronique –chargé négativement– et d'un noyau. Le noyau, quant à lui, est constitué de neutrons –électriquement neutres– et de protons –chargés positivement.

L'atome est soumis à différentes forces, à savoir l'interaction électrique, qui assure la conservation du nuage d'électrons ; et l'interaction forte, qui assure la cohésion du noyau.
Mais, dans ce même noyau, les protons, qui sont aussi soumis à l'interaction électrique, ont tendance à se repousser.
C'est pourquoi les noyaux lourds (contenant beaucoup de protons) sont instables : l'interaction forte n'y compense pas totalement l'effet de la force électrique.

Extraits

[...] Mais tout d'abord, voyons un peu les principes à l'origine du fonctionnement des centrales nucléaires. Principes fondamentaux + choix uranium Nous cherchons à comprendre les principes du nucléaire : quels sont- ils, comment fonctionnent-ils ? Pour cela, nous examinerons la structure de l'atome ainsi que les forces qui la régissent, puis nous verrons qu'il existe deux types de réactions nucléaires et enfin nous expliquerons pourquoi la fission est privilégiée, tout comme l'utilisation d'uranium. Tout d'abord, revenons à l'échelle atomique afin de mieux comprendre la structure des atomes. [...]

[...] Dans les deux cas, un millier de répétitions du procédé appliqué sont nécessaires à l'obtention d'un produit utilisable dans des centrales nucléaires classiques. Au terme de l'enrichissement de l'uranium, il reste de l'autre côté de la chaîne, de l'uranium appauvri. Il est alors stocké. Dans certains pays, il est utilisé à des fins militaires pour ses propriétés pyrophoriques (qui s'enflamme spontanément au contact de l'air) (têtes de missiles et blindages) ainsi qu'en tant que lest pour quilles de bateaux de compétition. [...]

[...] La première étape de ce cycle est donc l'extraction dans des mines à ciel ouvert dans des galeries souterraines ou par lixiviation d'autres gisements (=technique d'extraction consistant à faire passer lentement un liquide dans un solide en poudre. Ex. : café filtre) Parmi les principaux gisements, on peut citer le Canada (un quart de la production mondiale) et l'Australie (un cinquième). La teneur du minerai en uranium est généralement assez faible kg par tonne = Il faut donc concentrer l'uranium de ces minerais pour pouvoir l'utiliser. Cela est généralement fait sur place : les roches sont broyées, puis finement concassées. [...]

[...] Une fois traités, ces déchets radioactifs doivent être stockés. Il existe plusieurs solutions. En France, ils sont entreposés sur le site de La Hague dans des puits de stockage en béton spécialement aménagés pour leur refroidissement. Cet entreposage sous haute surveillance est néanmoins temporaire dans l'attente d'une loi concernant le stockage des déchets de longue durée de vie. Est étudiée en ce moment (2009) la solution du stockage en couche géologique profonde. Elle consiste dans le stockage de ces déchets à vie longue à environ 500 mètres sous terre, dans des alvéoles de stockages. [...]

[...] Cependant, au cours des ans, les assemblages de combustible subissent des dégradations : la teneur en matière fissile baisse et il y a apparition de produits de fission radioactifs qui, en absorbant les neutrons, perturbent la réaction en chaîne. C'est pourquoi il est changé par quart tous les ans. L'eau, pressurisée pour éviter qu'elle ne bouille, circule à travers la cuve. Lors de la réaction de fission, l'eau est chauffée à environ 300°C. L'eau, entraînée par une pompe, arrive à un générateur de vapeur, jonction entre le circuit primaire et secondaire. Le circuit secondaire sert à la production de vapeur. [...]