Une centrale nucléaire est une centrale électrique, utilisant la fission nucléaire de matières fissiles pour produire de la chaleur dont une partie est transformée en électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la...). C'est actuellement la principale mise en œuvre civile de l'énergie nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :).
Une centrale nucléaire (Une centrale nucléaire est un site industriel qui utilise la fission de noyaux atomiques pour...) est constituée d'un ou plusieurs réacteurs nucléaires (jusqu'à 7), dont la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) électrique varie de 40 MW à plus de 1450 MW. Le futur réacteur (Un réacteur peut désigner :) EPR aura une puissance de 1600 MW. En 2006, 442 réacteurs fonctionnent dans 31 pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue...) différents dans le monde (Le mot monde peut désigner :), soit un total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un...) de 370 GW produisant environ 17% de l'électricité mondiale (voir la liste des réacteurs nucléaires).
Le 27 juin 1954, la première centrale nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) civile fut connectée au réseau électrique (Un réseau électrique est un ensemble d'infrastructures permettant d'acheminer...) à Obninsk (Obninsk (en russe : Обнинск) est une ville de...) en URSS, avec une puissance de production d'électricité de 5 Mégawatts. Les centrales nucléaires suivantes furent Marcoule (Créé en 1956, le site nucléaire de Marcoule s'étend sur les communes de Chusclan et Codolet,...) en Provence le 7 janvier 1956, Sellafield (Le site de Sellafield est le principal complexe de la filière électronucléaire...) au Royaume-Uni, connectée au réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) en 1956, et le réacteur nucléaire de Shippingport (Le réacteur nucléaire de Shippingport est situé à la centrale nucléaire de...) aux États-Unis, connecté en 1957. Cette même année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié...), les travaux de construction du premier réacteur à usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) civil en France (EDF1) démarrèrent à la centrale nucléaire de Chinon (La centrale nucléaire de Chinon est située près de Chinon sur le territoire de la...).
La puissance nucléaire mondiale a augmenté rapidement, s'élevant de plus de 1 gigawatt (GW) en 1960 jusqu'à 100 GW à la fin des années 1970, et 300 GW à la fin des années 1980. Depuis, la capacité mondiale a augmenté beaucoup plus lentement, atteignant 366 GW en 2005, en raison du programme nucléaire chinois. Entre 1970 et 1990 étaient construits plus de 5 GW par an (avec un pic de 33 GW en 1984). Plus des deux tiers des centrales nucléaires commandées après janvier 1970 ont été annulées.
Les coûts économiques croissants, dus aux durées de construction de plus en plus longues, et le faible coût des combustibles fossiles, ont rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie)...) le nucléaire moins compétitif dans les années 1980 et 1990. Par ailleurs, dans certains pays, l'opinion publique, inquiète des risques d'accidents nucléaires et du problème des déchets radioactifs, a conduit à renoncer à l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) nucléaire.
Une centrale nucléaire regroupe l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) des installations permettant la production d'électricité sur un site donné. Elle comprend fréquemment plusieurs tranches, identiques ou non ; chaque tranche correspond à un groupe d'installations conçues pour fournir une puissance électrique donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire,...) (par exemple 900 MWe, 1300 MWe ou 1450 MWe). En France, une tranche comprend généralement :
Les autres installations de la centrale électrique (Une centrale (de production d'énergie) électrique est un site industriel destiné...) comprennent :
Dans une tranche nucléaire, le réacteur nucléaire est en amont d'une installation thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de...) qui produit de la vapeur transformée en énergie mécanique (L'énergie mécanique est une quantité utilisée en mécanique classique pour désigner l'énergie...) au moyen d'une turbine à vapeur ; l'alternateur utilise ensuite cette énergie mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...) pour produire de l'électricité.
La différence essentielle entre une centrale nucléaire et une centrale thermique (Une centrale thermique est une centrale électrique qui produit de l'électricité...) classique est matérialisée par le remplacement d'un ensemble de chaudières consommant des combustibles fossiles par un réacteur nucléaire.
Pour récupérer de l'énergie mécanique à partir de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...), il est nécessaire de disposer d'une source chaude (Une source chaude est une source dont l'eau sort du sol à une température...) et d'une source froide.
Ainsi, une tranche nucléaire de type REP comporte trois circuits d'eau importants indépendants :
Il est constitué, suivant le type de tranche, de 3 ou 4 générateurs de vapeur associés respectivement à une pompe (Une pompe est un dispositif permettant d'aspirer et de refouler un fluide.) (par GV), un pressuriseur assurant le maintien de la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) du circuit (155 bar) puis d'un réacteur intégrant des grappes de contrôle et le combustible. Il véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un...), en circuit fermé, de l'eau liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...) qui extrait les calories du combustible pour les transporter aux générateurs de vapeur (rôle de caloporteur). L'eau du circuit primaire a aussi comme utilité la modération des neutrons (rôle de modérateur) issus de la fission nucléaire (La fission nucléaire est le phénomène par lequel le noyau d'un atome lourd (noyau...). La thermalisation des neutrons les ralentis pour interagir avec les atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) d'uranium 235 (L'uranium 235, noté 235U, est l'isotope de l'uranium dont le nombre de masse est égal...) et déclencher la fission de leur noyau. Par ailleurs, l'eau procure un effet stabilisateur au réacteur: si la réaction s'emballait, la température du combustible et de l'eau augmenterait. Celà provoquerait d'une part, une absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par...) des neutrons par le combustible (effet combustible) et d'autre par une modération moindre de l'eau (effet modérateur). Le cumul de ces deux effets est dit "effet puissance": l'augmentation de ce terme provoque l'étouffement de la réaction d'elle-même, c'est un effet auto-stabilisant.
Celle-ci est composée de plusieurs étages séparés et comportant chacun de nombreuses roues de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...) différent. D'abord, la vapeur subit une première détente dans un corps haute pression (HP; de 55 à 11 bar) puis, elle est récupérée, séchée et surchauffée pour subir une seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) détente dans les corps basse pression, (BP; de 11 à 0.05 bar). On utilise les corps BP dans le but d'augmenter le rendement du cycle thermo-hydraulique.
La sortie du dernier étage de la turbine donne directement sur le condenseur, un échangeur de chaleur dont la pression est maintenue aux environs de 50 mbar absolu (vide) par des pompes à vide. L'eau condensée dans cet appareil est réutilisée pour réalimenter des générateurs de vapeur.
L'énergie mécanique produite par la turbine sert à entraîner l'alternateur qui la convertit en énergie électrique (Un apport d'énergie électrique à un système électrotechnique est nécessaire pour qu'il...), celle-ci étant évacuée par le réseau électrique.
Lorsque la tranche nucléaire débite de la puissance électrique sur le réseau, on dit qu'elle est "couplée" au réseau. La déconnexion intempestive de l'alternateur au réseau (ce qu'on appelle un "déclenchement"), nécessite une réduction immédiate de l'alimentation en vapeur de la turbine par des vannes de réglage disposées sur les tuyauteries de vapeur, faute de quoi, sa vitesse de rotation augmenterait jusqu'à sa destruction, en raison de la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) centrifuge excessive s'exerçant alors sur les aubages. Néanmoins, dans ce cas-ci, la tranche reste en service à faible puissance: la turbine est en rotation et reste prête au recouplage immédiat sur le réseau (la tranche est alors "ilotée" : elle alimente elle même ses auxiliaires).
L'énergie nucléaire est un sujet de débat politique. 17% de l'électricité dans le monde est produite par la filière nucléaire, la proportion variant largement d'un pays à l'autre.
Les déchets radioactifs proviennent de différentes étapes du cycle du combustible nucléaire. 10% de ces déchets environ sont des éléments de forte activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) radiologique ou de longue demi-vie (La demi-vie est le temps mis par une substance (médicament, noyau radioactif, ou autres) pour...) (lien) (lien).
Après l'arrêt définitif de l'exploitation, une centrale nucléaire est entièrement démantelée, y compris les réacteurs nucléaires.
Les matériels et équipements des réacteurs nucléaires sont dimensionnés pour une certaine durée de vie (La vie est le nom donné :). Alors que certains sont remplacés pendant les arrêts périodiques du réacteur (ex: générateur de vapeur), d'autres restent dans le réacteur. Lors du démantèlement, tous les équipements sont démontés et envoyés si nécessaire dans des centres de stockage de déchets radioactifs.
Le démantèlement d'un réacteur se fait en 3 étapes :
Actuellement, la durée du démantèlement d'une centrale nucléaire est estimée à 40 ans entre l'arrêt du réacteur et la remise du site à l'état initial.