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Tout ce que vous devez savoir sur les centrales nucléaires

Tout ce que vous devez savoir sur les centrales nucléaires

Les centrales nucléaires ont augmenté en nombre au fil des ans. Il ya plus de 400 centrales nucléaires dans le monde à partir de 2019. Actuellement, plus de 14% de l’électricité mondiale provient de centrales nucléaires.

En 2018, les centrales nucléaires aux États-Unis ont généré à elles seules 807,1 milliards de kilowatts d'énergie, en tenant compte 20% de l’électricité de la nation.

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Comment les centrales nucléaires créent-elles de l'énergie?

La réponse simple est par réaction nucléaire. Cependant, si vous creusez un peu plus profondément, vous découvrirez un ensemble de processus complexes qui nous permettent de récolter l'énergie des particules nucléaires.

Et dans ce guide, nous serons minutieux!

Les réactions nucléaires sont de deux types: la fission nucléaire et la fusion nucléaire. Nous utilisons la fission nucléaire pour produire de l'énergie à partir de réacteurs nucléaires. La raison pour laquelle nous n’utilisons pas la fusion nucléaire est que nous ne disposons pas de la technologie suffisamment mature pour mener à bien le processus de manière sûre et rentable.

Bien que des recherches soient déjà en cours pour créer une fusion d'énergie durable.

L'énergie libérée par les réactions nucléaires se présente sous forme de chaleur.

Dans les centrales nucléaires, cette chaleur émise par les réactions est utilisée pour transformer l'eau en vapeur surchauffée. Cette vapeur est ensuite utilisée pour faire tourner une turbine qui est reliée à un générateur.

Lorsque la turbine tourne, le générateur commence à produire de l'énergie.

Qu'est-ce que la fission nucléaire et comment fonctionne-t-elle?

La fission nucléaire est le processus de division d'un atome. Lorsqu'un atome est divisé, il libère une énorme quantité d'énergie.

Les centrales nucléaires que nous utilisons aujourd'hui exploitent cette puissance et la convertissent en énergie électrique.

Un atome a un noyau et des électrons en orbite autour de lui. Le noyau d'un atome est constitué de neutrons et de protons. Le noyau est maintenu par une force appelée Strong Nuclear Force.

C'est la force la plus puissante de la nature.

Une façon de surmonter cette force et de diviser un atome est de frapper le noyau avec un neutron.

Dans la fission nucléaire, nous utilisons des atomes d'uranium en raison de leur grande taille atomique. La grande taille signifie que la force atomique en son sein n'est pas si forte.

Par conséquent, il y a une plus grande chance de diviser le noyau.

Un autre avantage de l'uranium est que, même s'il est rare dans la nature, la radioactivité de l'uranium fournit un flux constant d'énergie. Une livre d'uranium produit une énergie équivalente à celle de trois millions de livres de charbon.

Dans la fission nucléaire, des neutrons de haute énergie sont faits pour bombarder les noyaux d'uranium. Le bombardement provoque la division du noyau des noyaux d'uranium.

Ce processus libère une grande quantité d'énergie et les neutrons dans les noyaux d'uranium sont également libérés. Ces neutrons sont ensuite bombardés avec d'autres atomes d'uranium.

Ce processus se transforme en une réaction en chaîne où chaque bombardement entraîne davantage de bombardements. Pour éviter que cette réaction en chaîne ne devienne incontrôlable, les réacteurs nucléaires utilisent des barres de contrôle qui absorbent les neutrons.

La fission nucléaire crée une température allant jusqu'à 520 ° F (270 ° C) au centre du réacteur nucléaire.

Toutes les centrales nucléaires ne sont pas les mêmes. Ils sont similaires dans le type de combustible nucléaire qu'ils utilisent, mais diffèrent dans la façon dont l'eau est chauffée et transformée en vapeur.

Sur la base de cette classification, les centrales nucléaires peuvent être globalement divisées en deux:

  1. Réacteur à eau bouillante (BWR)
  2. Réaction à l'eau sous pression (PWR)

Réacteur à eau pressurisée (REP): Un réacteur à eau pressurisée est le type le plus courant de centrale nucléaire. Dans le réacteur à eau pressurisée ou REP, il y a deux conteneurs pour l'eau.

Le premier conteneur se trouve à l'intérieur du réacteur et est mis sous pression à l'aide d'un pressuriseur. La mise sous pression de l'eau augmente le point d'ébullition de l'eau.

En PWR, la pression est réglée sur 150 Mpa ce qui fait que le point d'ébullition est d'environ 644 ° F (340 ° C). L'eau entre dans le réacteur à 554 ° F (290 ° C) et le laisse à 608 ° F (320 ° C).

L'eau chaude sortant du réacteur passe à travers des tubes qui sont placés dans le second récipient. L'eau du deuxième récipient n'est pas du tout sous pression, elle commence donc à bouillir dès que l'eau chaude passe à travers les tubes, générant de la vapeur pour faire tourner la turbine.

Réacteur à eau bouillante (BWR):Un réacteur à eau bouillante n'utilise pas l'approche à deux chambres du REP. Au lieu de cela, l'eau qui traverse le réacteur est la même eau qui fait tourner la turbine.

Une fois que l'eau entre dans le réacteur, elle se transforme en vapeur lorsque les températures à l'intérieur du réacteur sont à 545 ° F (285 ° C). L'efficacité réelle d'un réacteur à eau bouillante (BWR) est d'environ 33-34%.

Il y a de nombreux avantages à passer des centrales à combustibles fossiles aux centrales nucléaires. Nous en avons énuméré quelques-uns ci-dessous:

  • Les progrès de la numérisation et de l'exploitation minière ont permis un approvisionnement en uranium relativement peu coûteux
  • L'uranium a une densité énergétique très élevée, bien plus que les combustibles fossiles en poids
  • Les centrales nucléaires sont capables de produire un approvisionnement constant en énergie
  • Zéro émission de gaz à effet de serre
  • Production d'énergie élevée pour une zone relativement petite par rapport aux alternatives solaires ou éoliennes.

Quand on regarde les inconvénients des centrales nucléaires, il n'y en a que deux qui se présentent. Premièrement, le coût initial d'une centrale nucléaire est très élevé et se chiffre en milliards. Deuxièmement, les déchets radioactifs qui sont un sous-produit de la réaction nucléaire.

L'énergie nucléaire est l'une des formes d'énergie les plus fiables utilisées aujourd'hui. Au fil des ans, nous avons assisté à une augmentation progressive du nombre de centrales nucléaires dans le monde.

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Grâce aux nouveaux progrès de la recherche sur l'énergie nucléaire, comme le remplacement du thorium par l'uranium, nous pouvons assurer un approvisionnement régulier en combustible nucléaire pour les âges à venir. Nous menons également une recherche active sur les moyens d’éliminer les déchets nucléaires créés par les centrales nucléaires.

En substance, nous pouvons affirmer sans aucun doute que l'énergie nucléaire est là pour rester!


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