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Réacteur nucléaire

Introduction

Cœur du réacteur CROCUS à l'EPFL (Suisse)

Un réacteur nucléaire est un dispositif dans lequel une réaction en chaîne est initiée, modérée et contrôlée par l'humain — ou par la nature, comme dans le seul cas connu du Réacteur nucléaire (Un réacteur nucléaire est un dispositif dans lequel une réaction en chaîne est initiée, modérée et contrôlée par l'humain — ou par la nature, comme dans le seul cas connu...) naturel d'Oklo — contrairement à une bombe atomique, où la réaction en chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) se produit en une fraction de seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du...).

Les applications des réacteurs nucléaires comprennent essentiellement :

  • la production de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !), qui elle-même alimentera un autre usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) (production de vapeur () pour un travail mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...),...) ou la production d'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la branche de la physique qui étudie les phénomènes électriques et leurs...), production d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) douce par dessalement (Le dessalement de l'eau (également appelé dessalage ou désalinisation) est un processus qui permet d'obtenir de l'eau douce, (potable...) (voir centrale nucléaire…)
  • la production de plutonium (Le plutonium est un métal lourd de symbole chimique Pu et de numéro atomique 94, très dense — approximativement 1,74 fois plus lourd que le plomb — radioactif et toxique, découvert aux États-Unis par...) à usage civil (combustible MOX) ou militaire (bombe atomique) ;
  • la production de neutrons libres ou d'isotopes radioactifs, utilisés pour la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...) et en médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps humain (anatomie), son...) (réacteurs de recherche);
  • la production de la bombe à neutrons dans le cadre militaire.

Les principales applications sont la production d'électricité et la propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant. Elle fait appel à un propulseur qui transforme en force motrice l'énergie fournie par le milieu extérieur ou...) nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) navale de navires, militaires (sous-marins nucléaires, porte-avions…) ou civils (brise-glace notamment).

Depuis les années 1950, de nombreux réacteurs nucléaires fonctionnent dans le monde (Le mot monde peut désigner :) sur le principe de la fission nucléaire (La fission nucléaire est le phénomène par lequel le noyau d'un atome lourd (noyau qui contient beaucoup de nucléons, tels les noyaux d'uranium et de plutonium) est divisé en plusieurs nucléides plus légers. Cette réaction nucléaire se...) pour produire de l'électricité. Pendant ces 50 dernières années, différentes ont été développées.

Parallèlement, des recherches portent sur des réacteurs qui fonctionneraient sur le principe de la fusion nucléaire (La fusion nucléaire (dite parfois thermonucléaire) est, avec la fission, l’un des deux principaux types de réactions...). Il existe dans le monde deux grands axes de recherche :

  • la fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de molécules toutes identiques, la fusion s'effectue à...) par confinement magnétique dans un Tokamak (notamment, le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de contribution, et...) international ITER) ;
  • la fusion par confinement inertiel.

Histoire

Réacteur (Un réacteur peut désigner :) nucléaire en Pologne

Le premier réacteur nucléaire est construit aux États-Unis en 1942, à l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) de Chicago (Chicago est une mégapole des États-Unis, située dans la partie nord du Middle West, à 1 280 kilomètres à l'ouest de New York et à plus de 3 200...), par Enrico Fermi et Leó Szilárd. Il est constitué d’un empilement de 6 tonnes d’uranium (L'uranium est un élément chimique de symbole U et de numéro atomique 92. C'est un élément naturel assez fréquent : plus abondant que l'argent, autant que le...) métallique, 34 tonnes d’oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins électronégatif, c'est-à-dire tous sauf le fluor. Oxyde désigne également l'ion oxyde O2-.) d’uranium et 400 tonnes de graphite, c'est pourquoi il porte le nom de pile atomique. Sa puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) n'est que de 0,5 watt (Le watt (symbole W) est une unité dérivée du système international pour la puissance. Un watt est la puissance d'un système...), mais sa divergence permit de conforter la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur l’observation ou...) sur les mécanismes de fission ; ce réacteur servit aussi d'installation pilote pour réaliser les réacteurs destinés à la production du plutonium nécessaire à la bombe atomique développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de courbure. On peut aussi la décrire comme l'enveloppe de la famille des droites normales à la courbe.) dans le cadre du projet Manhattan (Manhattan est l'une des cinq circonscriptions (borough) de la ville de New York (les quatre autres étant The Bronx, Queens, Brooklyn et Staten Island). La circonscription de Manhattan se superpose avec le comté de New York (New York...).

En France, le premier réacteur d’essai a été construit par Lew Kowarski et Frédéric Joliot-Curie (Jean Frédéric Joliot (19 mars 1900 à Paris (16è arr.) - 14 août 1958 à Paris) était un physicien français.) au centre d’études de Fontenay-aux-Roses (Hauts-de-Seine) du Commissariat à l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) atomique (CEA). Cette pile atomique, dénommée la pile Zoé (La pile Zoé (Z comme zéro, O comme oxyde d'uranium et E comme eau lourde) est la première pile atomique française.), lança son premier processus de réaction nucléaire (Une réaction nucléaire est une transformation d'un ou plusieurs noyaux atomiques, elle se distingue d'une réaction chimique qui concerne les électrons ou les liaisons entre les atomes. Dans une réaction...) en chaîne en 1948. Ce réacteur avait pour but de placer la France dans le peloton des puissances nucléaires en fabriquant du plutonium pour la bombe atomique.

Côté russe, les premiers réacteurs RBMK ont été construits pour produire du plutonium militaire. La mise en service du réacteur d'Obninsk en 1954 fournit de l'électricité avec une puissance de 5 MW. Il peut être considéré comme le premier réacteur électronucléaire au monde, car il est le premier conçu dans une optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) électrogène. Son exploitation durera 48 ans.

En 1956, le réacteur G1 est mis en marche (La marche (le pléonasme marche à pied est également souvent utilisé) est un mode de locomotion naturel. Il consiste en un déplacement en appui alternatif sur les jambes, en position...) au centre de recherche du CEA de Marcoule (Créé en 1956, le site nucléaire de Marcoule s'étend sur les communes de Chusclan et Codolet, proches de Bagnols-sur-Cèze, dans le Gard. Ce site industriel, situé en bordure du Rhône entre Valence (110 km en amont) et Avignon...), il s'agit du premier réacteur français à produire non seulement du plutonium mais aussi de l'électricité. Il initiait alors la filière (Une filière est une suite de formalités, d'emplois à remplir avant d'arriver à un certain résultat: la filière administrative.) française Uranium naturel graphite gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à occuper tout le...) (UNGG), aujourd'hui remplacée par la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) d'origine américaine à eau pressurisée (REP).

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