Reflets de la Physique n°60 déc 18/jan-fév 2019
Reflets de la Physique n°60 déc 18/jan-fév 2019
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°60 de déc 18/jan-fév 2019

  • Périodicité : bimestriel

  • Editeur : Société Française de Physique

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 64

  • Taille du fichier PDF : 4 Mo

  • Dans ce numéro : l'électricité nucléaire, questions ouvertes et points de vue.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

Dans ce numéro...
< Pages précédentes
Pages : 8 - 9  |  Aller à la page   OK
Pages suivantes >
8 9
La technologie électronucléaire en France aujourd’hui Henri Safa, physicien, CEA L’actuel parc nucléaire français est constitué de réacteurs à eau pressurisée. Avant d’être mise en réacteur, la matière combustible, constituée d’uranium, résulte d’un long processus qui démarre à la mine et passe par des phases d’enrichissement et de préparation des crayons combustibles. Après irradiation en réacteur, les combustibles usés sont séparés et conditionnés pour être mis aux déchets. En France, une partie de ces combustibles fait l’objet d’un retraitement qui permet l’utilisation du plutonium, ce qui ajoute des étapes cruciales et stratégiques pour l’ensemble de la filière. 8 Reflets de la Physique n°60 Le combustible nucléaire La densité d’énergie du combustible nucléaire La fission de l’atome d’uranium dégage une quantité d’énergie très importante par unité de masse de combustible, cent mille fois plus que pour la plus concentrée des énergies fossiles. Ainsi, une pastille de quelques grammes d’uranium enrichi peut fournir dans nos réacteurs nucléaires actuels autant d’énergie thermique que cinq barils de pétrole (a) (fig. 1). Cela explique deux avantages du nucléaire  : il a recours à de faibles quantités en ressources naturelles, et par là-même est peu dépendant des fluctuations de leur cours. Cependant, tandis que la combustion à l’air des hydrocarbures est relativement simple, l’usage du nucléaire requiert une technicité et des compétences élaborées. Il faut maitriser les éléments radioactifs tout au long des étapes de la chaine du combustible nucléaire, afin qu’ils ne puissent entrainer aucune conséquence ni sur l’être humain, ni sur l’environnement. Les précautions sont particulièrement nécessaires lorsque le combustible nucléaire est déchargé du réacteur, à cause de la présence d’éléments hautement radioactifs, même s’ils sont produits en faible quantité. La matière première uranium L’uranium est un élément chimique dit « lourd », c’est-à-dire que son noyau est gros. Il est relativement abondant dans la croute terrestre, autant que l’étain (b). On le trouve partout. Certains gisements sont très riches et offrent des teneurs dépassant les 20%, à l’instar de Cigar Lake au Canada. L’uranium est obtenu dans les mines (fig. 2) en utilisant des techniques d’extraction comparables à celles d’autres métaux, à la différence notable d’une présence de radioactivité due à l’exhalation 1. Image de la dimension d’une pastille d’oxyde d’uranium enrichi pour la fabrication du combustible nucléaire d’un réacteur à eau pressurisée. Pour une même quantité d’énergie produite, l’énergie nucléaire utilise 100 000 fois moins de matière que les combustibles fossiles  : pétrole,gazoucharbon.
du radon dans l’air. La part actuelle du nucléaire dans l’électricité et plus généralement dans l’énergie mondiale étant limitée, l’uranium ne pose pas encore actuellement de problème significatif d’approvisionnement (c). La quantité d’uranium extraite du sol terrestre, typiquement soixante mille tonnes par an, est faible comparativement aux autres minerais ou ressources énergétiques qui se chiffrent habituellement en milliards de tonnes. Uranium appauvri en isotope 235 Entrée de UF 6 t -11.- r Uranium t J t t t t111 f En théorie, on pourrait extraire du sol français la totalité du minerai nécessaire pour alimenter annuellement les réacteurs en France (d). On pourrait même l’extraire de l’eau de mer, les limitations pratiques étant le cout économique et énergétique que cela représente. Dans les mines en activité actuellement dans le monde, l’uranium est peu cher (moins de 100  € le kg), ce qui pèse pour moins de 3% dans le cout du MWh nucléaire (e). Ainsi, t t La filière du nucléaire civil français 2. Pâte jaune («yellowcake») obtenue en sortie de mine, après concentration du minerai d’uranium. Uranium enrichi en isotope 235 3. Schéma d’une centrifugeuse pour l’enrichissement de l’uranium. appauvri en isotope 235 contrairement aux combustibles fossiles, ce qui définit l’indépendance énergétique n’est pas l’accès à la matière première  : c’est plutôt l’accès aux technologies spécifiques (réacteurs et usines du parc) qui permettent son exploitation. L’amont du réacteur (conversion, enrichissement, fabrication du combustible) L’uranium naturel se compose de trois isotopes  : l’uranium 234, ultra-minoritaire, l’uranium 235, présent naturellement à 0,7%, et l’uranium 238, très majoritaire (f). Cependant, seul l’isotope 235 U est fissile, c’est-à-dire qu’il peut se scinder en deux parties suite à l’absorption par le noyau atomique d’un neutron en libérant de l’énergie. C’est d’ailleurs le seul atome fissile existant sur notre planète ; bien que radioactif, son existence a perduré depuis la formation de la Terre grâce à sa longue demi-vie de 700 millions d’années (g). On dit que l’uranium est « enrichi » quand on augmente sa teneur en atomes fissiles. Il faut atteindre 4% d’atomes fissiles dans le combustible pour pouvoir maintenir la réaction en chaine dans le cœur d’un réacteur à eau légère. Pour ce faire, l’uranium doit être d’abord transformé en hexafluorure d’uranium (UF 6) , composé qui possède l’avantage de devenir facilement gazeux  : il passe directement de l’état solide à l’état gazeux dès que sa température dépasse 56,4 °C. Cette étape de conversion par fluoration de l’uranium s’effectue dans les usines » > Reflets de la Physique n°60 9



Autres parutions de ce magazine  voir tous les numéros


Liens vers cette page
Couverture seule :


Couverture avec texte parution au-dessus :


Couverture avec texte parution en dessous :


Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 1Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 2-3Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 4-5Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 6-7Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 8-9Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 10-11Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 12-13Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 14-15Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 16-17Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 18-19Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 20-21Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 22-23Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 24-25Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 26-27Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 28-29Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 30-31Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 32-33Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 34-35Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 36-37Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 38-39Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 40-41Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 42-43Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 44-45Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 46-47Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 48-49Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 50-51Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 52-53Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 54-55Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 56-57Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 58-59Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 60-61Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 62-63Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 64