I- Les fonctionnement d'une centrale nucléaire
" Il est plus difficile de désagréer un préjugé qu'un atome"
Albert Einstein
En 1974, la première centrale fût construite à Saint-Paul-Trois-Château, à 50 km au nord d'Avigon. Aujourd'hui, la métropole compte 18 centrales nucléaires en fonctionnement. Le nombres de réacteurs dans chaque centrale est variables, de 1 (pour Paluel) à 5 (pour Gravelines).
Le domaine du nucléaire est très varié et très passionnant, il propose de multiples possibilité de carrière professionnelle.
Un centrale nucléaire est composée de plusieurs éléments, chacun ayant un rôle bien spécifique, le but étant de créer de l'énergie électrique grâce à des éléments radioactifs naturels.
Le principe de fonctionnement est plutôt simple: l'Uranium/ Plutonium va libérer des atomes hautement énergétique, l'eau dans le réacteur va caper cette énergie et augmenter son pouvoir calorifique. Par la suite cette chaleur va être transformé en vapeur. Celle-ci va entraîner la rotation de turbines qui vont créer de l'énergie électrique.
La partie qui va suivre est plus technique et rentre plus dans les détails.
II- Les différents réacteurs
Les réacteurs REP
Les REP (Réacteurs à Eau Pressurisée) sont des réacteurs contenant de l'eau sous pression , ce qui permet à la chaleur de s'évacuer.
Le cœur des réacteurs est composé de barre d'Uranium enrichi a 3,5%. Ce réacteur ainsi que les barres d'Uranium sont contenue dans un cuve métallique étanche, autour de celle-ci, se trouve encore plusieurs protection. Ce réacteurs est également muni de barre de commande et de contrôle
Un réacteurs à eau pressurisée est composé de trois circuit d'eau:
Le circuit secondaire permet de transporter la vapeur d'eau formée lors du transfert de chaleur entre le circuit primaire et l'eau du circuit secondaire.
Cette vapeur est envoyé dans une turbine et va entrainer un alternateur, générant de l'électricité. Une fois que la vapeur a fais tourner la turbine, elle continue son chemin dans le circuit secondaire et va rencontrer le circuit tertiaire qui va la condenser en eau.
L'eau repart ensuite dans l'échangeur thermique pour refroidir le circuit primaire.
Le circuit primaire est celui traversant le réacteur lui-même. Ce circuit contient de l'eau sous pression, à 150 atmosphère. Cette eau va récupérer la chaleur produit alors de la réaction de fission nucléaire, elle va donc joué un rôle dans la modération de la fission nucléaire.
A sa sortie l'eau est à 300°C, elle va sortie du réacteur pour aller évacuer sa chaleur dans un échangeur thermique, ou elle va laisser sa chaleur à l'eau du circuit secondaire. L'eau contenue dans l'échangeur va se vaporiser.
L'eau du circuit primaire refroidie repart, à la même pression dans le réacteur. C'est une boucle fermée et sans fin.
Le circuit tertiaire, est le dernier circuit, ouvert cette fois-ci. L'eau froide ayant permis de condenser la vapeurs du circuit secondaire, a elle aussi besoin d'être refroidie, c'est ce qu'il se passe dans les tour aéroréfrigérantes.
1 tour = 1 réacteur
Les panaches de "fumées" blanches s'échappant des tours ne sont en réalité que des panaches de vapeurs d'eau permettant le refroidissement de l'eau tertiaire.
Affin de compenser les pertes de vapeurs, les centrales sont implantés à côtés de points d'eau inépuisables (lac, mer, fleuves,...). Elles peuvent donc facilement pomper de l'eau froide pour alimenter le circuit tertiaire et refroidir le circuit secondaire.
Les réacteurs REB (RBMK)
Les réacteurs RBMK sont issus du programme nucléaire soviétique, en effet, ce réacteur permet de produire de l'électricité mais aussi du plutonium utilisé dans certaines armes nucléaires.
Les réacteurs RBMK fonctionne grâce à de l'eau légère (eau ordinaire) et du graphite comme modérateur. Le graphite est un minéral lié au carbone. On l'utilise pour sa capacité à conduire l'électricité. Il joue un rôle de modérateur, il est chargé de ralentir la vitesse des neutrons et favoriser la fission.
Cela permet donc d'utiliser de l'Uranium peu enrichi (1,8% U235 contre 3% pour les réacteurs à eau pressurisé). Chaque combustible est contenu dans un « tube de force » dans lequel circule un fluide de refroidissement. En-dessus du réacteur, il y a une « machine de chargement » qui permet le renouvellement du combustible de manière continue pendant l'exploitation. Il y a environ 1700 tubes de forces placé dans un empilement entouré de graphite.
Ce réacteurs possède deux boucles indépendantes qui ont pour but d'assurer le refroidissement du réacteur. Lorsque cette eau ressort elle s'est en partie transformée en vapeur. Ce mélange (eau + vapeur) sort de chaque côté du réacteur de force et arrive par tuyauterie dans des ballons séparateurs. Ensuite, la vapeur est envoyée dans des turbines et l'eau retourne vers les collecteurs et les pompes de re-circulation. Cette eau va re-alimenter les tubes de force au moyen d'un système de sous-collecteurs et de tuyauteries.
Les réacteurs RBMK possède aussi un circuit de refroidissement de secours, qui permet de refroidir le cœur en cas de brèche du circuit principal de refroidissement.
C'est réacteurs présentent des avantages qui sont (selon le concepteur) l'absence d'une cuve sous pression, mais aussi l'absence de générateur de vapeur. Le renouvellement du combustible de manière continue, la possibilité de régler le débit de refroidissement et, par conséquent, de contrôler chacun d'entre eux.
Cependant, il y aussi de nombreux inconvénients qui sont : la complexité du système de distribution et de collecte du fluide de refroidissement, qui engendre une forte accumulation d'énergie thermique ( soit de chaleur) dans les structures métalliques et dans le graphite. Cette énergie peut engendrer la fusion du combustible si elle n'est pas vite abaissé. C'est réacteurs n'ont pas d'enceinte de confinement. ce qui peut être un caractère aggravant en cas d'accident. De plus l'accès au cœur du réacteur est compliqué, ce qui rend son contrôle difficile.
Un des problème, notamment responsable de la catastrophe à Pripiat, concerne le système d'arrêt d'urgence. Effectivement, c'est la partie absorbantes des neutrons, des barres de commandes qui jouent le rôle de ralentisseur : elles sont censés apaiser la réaction en chaîne (abaisser la température) lorsqu'on les insère dans le cœur. Or, ces barres mettent trop de temps pour s'insérer dans le réacteur. De plus, elles étaient mal conçues puisque la première partie de la barre qui s'insérait été en réalité une pointe de graphite qui accélérait la réaction et augmentait la puissance au lieu de la réduire. Après l'incident, des mesures ont été prises pour modifier ces barres et en installer davantage dans les réacteurs RBKM.
Vous pouvez retrouver le REX (Retour d'Expérience) de Tchernobyl en cliquant ci-dessous.
III- Différences entre nucléaire et radiologique
A-Nucléaire
La racine latine du mot nucléaire est «nucleus», plus simplement noyau. Il se réfère au noyau d'un atome. Est «nucléaire» de tout ce qui implique le noyau d'un atome et le transforme en un autre noyau dans une réaction nucléaire.
1- La bombe atomique
En effet, la bombe atomique est une bombe nucléaire impliquant une réaction nucléaire en chaîne ou une réaction de fusion nucléaire légère (hydrogène, tritium) impliquant de l'uranium ou une fission nucléaire.
2- La centrale nucléaire
Une centrale qui produit de l'électricité est en effet nucléaire, car elle utilise une réaction nucléaire en chaîne contrôlée, de sorte que la fission du noyau atomique génère de la chaleur sans qu'il y ait le phénomène explosif de la bombe.
3- Le domaine médical
A-- La médecine nucléaire
Cette dernière fait référence à une spécialité d'imagerie médicale utilisant des molécules marquées par un élément à noyau radioactif. Ces molécules, une fois administrées à un patient, vont se fixer de façon spécifique sur une cible biologique.
Leur distribution est déterminée par le rayonnement y pénétrant émis par le noyau du radionucléide lors d'une transition nucléaire. La médecine nucléaire est également une spécialité de radiothérapie interne
B-- L'imagerie par résonance magnétique (IRM)
L'imagerie par résonance magnétique est une imagerie par résonance magnétique nucléaire. Les radiologues ont évités d'employer le mot nucléaire pour ne pas subir tout ce qui est associé à ce mot. Bien que cette technique n'utilise pas de noyaux 3 radioactifs, il s'agit bien d'une technique « nucléaire » dès qu'elle utilise la propriété des particules constituant le noyau ou nucléons d'avoir un spin (aimantation microscopique). Ce spin peut être orienté par un champ magnétique externe, ce qui permet de communiquer de l'énergie au nucléon et de recevoir un signal en retourRadiologique
La racine latine du mot radiologique est « radius », rayon. Par conséquent, le terme « radiologique » couvre tous les rayonnements, quelle que soit leur origine. Ces rayonnements ont 3 origines possibles.
B- Radiologique
La racine latine du mot radiologique est « radius », rayon. Par conséquent, le terme « radiologique » couvre tous les rayonnements, quelle que soit leur origine. Ces rayonnements ont 3 origines possibles.
1- La réaction nucléaire
Le rayonnement est émis par un noyau lors d'une réaction nucléaire (fusion, fission, collision) ou d'une transition nucléaire lorsqu'un noyau instable retourne vers un état de stabilité. Les rayonnements émis par les radionucléides sont alors des rayonnements alpha (noyau d'hélium), bêta (électron ou positon) et gamma (rayonnement électromagnétique) ; Les neutrons et les protons sont également émis dans les réactions nucléaires.
2- Le réarrangement du cortège électronique
Le rayonnement est émis lors du mouvement des électrons qui entourent un noyau d'atome suite à la disparition de l'un d'eux. Ce rayonnement est appelé rayon X.
3- Le rayonnement de freinage
Le rayonnement est émis lorsque la trajectoire des particules principalement b, est déviée et que celles-ci sont freinées, au contact d'un noyau d'atome. Ce rayonnement est également un rayon X.
4- Rayons X ou gamma ?
Si le rayonnement X et le rayonnement gamma sont essentiellement les mêmes et appartiennent tous deux au spectre électromagnétique, alors leurs origines sont fondamentalement différentes: le rayon X provient du cortège électronique ou du freinage d'une particule dans la matière, alors que le rayon gamma provient du noyau instable d'un atome radioactif.