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14 octobre 2009Association AMOPA1 Lénergie nucléaire en questions Jean-Claude BRAUN Professeur Honoraire ENSEM-INPL.

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1 14 octobre 2009Association AMOPA1 Lénergie nucléaire en questions Jean-Claude BRAUN Professeur Honoraire ENSEM-INPL

2 Les questions courantes : Comment produit-on lénergie nucléaire? Lénergie nucléaire est-elle intéressante? Lénergie nucléaire énergie propre? Tchernobyl est-il probable en France? les tours de refroidissement dangereuses? Stocke-t-on le plutonium sans lutiliser? Lenfouissement des déchets est-il à craindre? Que sont les réacteurs EPR? les surgénérateurs ? La fusion thermonucléaire a-t-elle des atouts? La place du nucléaire face aux autres énergies ? 14 octobre 2009Association AMOPA2

3 14 octobre 2009Association AMOPA3 Question n°1 Comment produit-on de lénergie à partir du noyau? On casse des noyaux atomiques lourds ( 235 U et 239 Pu, appelés « fissiles ») par des neutrons: cest le processus de fission (réacteurs actuels type REP) On fusionne des noyaux atomiques légers ( 1 H, 2 H, 3 H, 3 He): cest la fusion (réacteurs futurs)

4 14 octobre 2009Association AMOPA4 La fission

5 14 octobre 2009Association AMOPA5 La fission On casse des noyaux atomiques lourds ( 235 U ou 239 Pu), par des neutrons Luranium naturel contient 99,3% d 238 U et 0,7% d 235 U; le 239 Pu nexiste pas naturellement L 238 U nest pas fissile, mais « fertile »: bombardé par des neutrons, il devient 239 Pu

6 14 octobre 2009Association AMOPA6 La fusion

7 14 octobre 2009Association AMOPA7 La fusion thermonucléaire On fusionne des noyaux atomiques légers ( 1 H, 2 H, 3 H, 3 He) Condition: porter le milieu réactionnel à des millions de degrés La fusion génère alors 400 fois plus dénergie que son chauffage nen a consommée Rq: 1 H constitue 99,98% de lhydrogène naturel, 0,02% d 2 H, 3 H nexiste quasiment pas dans la nature, mais peut être produit à partir du lithium naturel; 3 He non plus, mais peut provenir dune première réaction de fusion.

8 14 octobre 2009Association AMOPA8 Question n°2 Lénergie nucléaire est-elle si intéressante que cela? Si on la compare aux énergies traditionnelles, les différences sont considérables quant à la quantité dénergie produite:

9 14 octobre 2009Association AMOPA9 Comparaison: énergie libérée par La chute dune molécule deau tombant de 500m 1 La combustion dun atome de carbone 4000 La fission du noyau dun atome duranium La fusion de 2 noyaux D+T

10 14 octobre 2009Association AMOPA10 Autre comparaison Combustion d1 kg de charbon 9 kWh Fission d1 kg duranium kWh Fusion d1 kg dhydrogène D+T kWh

11 14 octobre 2009Association AMOPA11 Question n°3 Peut-on se passer du nucléaire? Cest la seule énergie de masse connue à ce jour qui ne produise pas de CO2 Cest la seule remplaçante sérieuse des énergies fossiles

12 14 octobre 2009Association AMOPA12 Pour fournir une puissance électrique de 1MW pendant un an, la consommation de «combustible» est de: tonnes de charbon dans une centrale thermique 1400 tonnes de pétrole dans une centrale thermique 8 millions de tonnes deau pour une centrale hydraulique sous 500 mètres de chute 27 kg duranium enrichi dans une centrale nucléaire 600 g de deutérium/tritium dans un réacteur à fusion

13 14 octobre 2009Association AMOPA13 Question n°4: Lénergie nucléaire peut-elle être qualifiée de propre? La production de 1000 MW pendant 1 an laisse en déchets : Pour une centrale à charbon : – m 3 de cendres – 6000 tonnes de poussières – 8 millions de tonnes de CO 2 Pour une centrale nucléaire : – 120 m 3 de déchets faiblement radioactifs à vie courte – 5 m 3 de déchets modérément radioactifs à vie longue – 2,5 m 3 de déchets de haute activité vitrifiés, à vie longue La gestion des déchets est simplifiée par leur faible volume

14 14 octobre 2009Association AMOPA14 La crainte des radiations La radioactivité émise à lextérieur par une centrale nucléaire est de lordre du dixième de celle dune centrale à charbon*, et inférieure au centième de la radioactivité naturelle. * la combustion du charbon libère les éléments radioactifs naturels quil contient : luranium et ses descendants, le thorium et ses descendants, et le potassium.

15 14 octobre 2009Association AMOPA15 Lomniprésence de la radioactivité Le soleil est un « feu » nucléaire continuel, qui émet une radioactivité intense Le centre de la terre est le siège de réactions nucléaires nombreuses (magma en fusion) Beaucoup de minerais sont radioactifs (U, Th, Ac) Lhomme est lui-même radioactif (Ra et K)

16 14 octobre 2009Association AMOPA16 Bilan de radioactivité pour lhomme Chaque individu reçoit en moyenne désintégrations par seconde: proviennent de lair et du sol des rayons cosmiques du radium contenu dans le corps du potassium des muscles

17 14 octobre 2009Association AMOPA17 Question n°5 Va-t-on vers un épuisement rapide des mines duranium? On peut couvrir les besoins du 21 ème siècle et au-delà Si on met en place des surgénérateurs, on peut couvrir plusieurs milliers dannées

18 14 octobre 2009Association AMOPA18 Réserves mondiales duranium

19 14 octobre 2009Association AMOPA19 Question n°6 Un accident type Tchernobyl est-il probable en France? Les réacteurs occidentaux sont dune autre conception pour leur fonctionnement et pour leur sûreté que le RBMK russe Le risque zéro nexiste pas

20 14 octobre 2009Association AMOPA20 Les causes de laccident de Tchernobyl Fautes de conception : –instable en dessous de 25% de sa puissance, tendance à lemballement –descente trop lente des barres de contrôle (20 s au lieu de 2 s sur REP) –effet accélérateur des embouts de carbone des barres de contrôle –modérateur graphite inflammable (a causé lincendie) –absence denceinte de confinement Fautes d exploitation : –6 erreurs humaines : 3 mises hors-circuit volontaires des sécurités, 2 violations de consigne, 1 non-respect de procédure dessai. –Si une seule de ces erreurs avait été évitée, il n y aurait pas eu explosion

21 14 octobre 2009Association AMOPA21 La crainte des accidents Les accidents majeurs, tous causés par des fautes humaines, nont pas eu deffets sur la santé pour les réacteurs occidentaux (accident TMI en 1979, niveau 5 sur échelle INES). Celui de Tchernobyl a été dramatique sur un réacteur RBMK en 1986, instable par conception, qui ne respectait pas les critères de sûreté occidentaux.(accident niveau 7 échelle INES) Depuis ces accidents, les principes de sûreté qui prévalaient en occident sont acceptés mondialement, et des outils crédibles dévaluation de sûreté ont vu le jour. Le bilan de tous les autres réacteurs dans le monde depuis 20 ans ne fait apparaître aucun accident majeur (27 incidents en France, tous inférieurs au niveau 5 INES)

22 14 octobre 2009Association AMOPA22 Question n°7: les tours de refroidissement sont-elles dangereuses? La vapeur séchappant des tours de refroidissement serait-elle chargée de radioactivité, et donc génératrice de nuages toxiques?

23 14 octobre 2009Association AMOPA23 Les différents circuits deau dans un réacteur REP Leau qui devient vapeur dans une tour appartient au circuit tertiaire, seule leau du circuit primaire est légèrement radioactive

24 14 octobre 2009Association AMOPA24 Question n°8 Est-il vrai quon stocke le plutonium sans lutiliser? Le plutonium nexiste pas naturellement L 238 U des centrales se transforme donc en 239 Pu On le tire des déchets de combustible Il entre dans la fabrication du combustible MOX

25 Le combustible MOX Cest un Mélange dOxydes : - 6 à 7 % de Plutonium, tiré des déchets de combustible, sous forme doxyde PuO % dUranium appauvri en U, sous forme doxyde UO 2 Plus coûteux que lUranium enrichi, mais il consomme le Plutonium Utilisé depuis 22 ans dans 20 réacteurs en France 14 octobre 2009Association AMOPA25

26 14 octobre 2009Association AMOPA26 Question n°9 Lenfouissement des déchets radioactifs est-il à craindre? Les études menées dans la Meuse montrent la très grande stabilité du site profondeur (500m) Le site dOKLO au Gabon apporte des informations intéressantes :

27 14 octobre 2009Association AMOPA27 Les réacteurs naturels dOKLO au Gabon Un site découvert en 1972, dans un gisement de minerai duranium Des réactions de fission naturelle il y a 2 milliards dannées 16 foyers de réaction pendant des milliers dannées Un parallélisme frappant entre la composition du minerai découvert et le combustible épuisé de nos réacteurs industriels Un champ expérimental exceptionnel pour létude de lenfouissement !

28 14 octobre 2009Association AMOPA28 Les réacteurs naturels dOKLO au Gabon

29 14 octobre 2009Association AMOPA29 Question n°10 La fin de vie dun réacteur pose-t-il problème? Larrêt intervient après 30 ou 40 ans de fonctionnement La procédure suivant larrêt sappelle le démantèlement

30 14 octobre 2009Association AMOPA30 Les 3 étapes du démantèlement dune centrale Arrêt, déchargement du combustible (stocké sur place), équipements et bâtiments non nucléaires démontés (2 à 3 ans) Démontage et décontaminage des circuits auxiliaires, conditionnement et transfert des déchets radioactifs (4 à 5 ans) Pause de 40 ans (décroissance), démontage du reste des installations (4 à 5 ans), pour libération totale et inconditionnelle du site.

31 14 octobre 2009Association AMOPA31 Question n°11: Que sont les réacteurs EPR ? Evolution de la filière actuelle REP vers une 3 ème génération de réacteurs 1650 MW contre 1450 actuellement Uranium enrichi à 5% et MOX +22% délectricité/réacteur actuel à quantité de combustible égale -20% de déchets radioactifs

32 14 octobre 2009Association AMOPA32 Sûreté des EPR Enceinte de confinement renforcée (2 murs de 1,3 m dépaisseur) Récupérateur en matériau réfractaire en cas de fusion du cœur 4 systèmes de refroidissement en cas darrêt durgence, indépendants et redondants

33 14 octobre 2009Association AMOPA33 Question n°12: Quest-ce quun surgénérateur? Réacteur de 4 ème génération qui produit plus de combustible quil nen consomme (environ 2 fois plus) Le cœur fissile est entouré dune couverture de matériau fertile ( 238 U devenant 239 Pu ou 232 Th devenant 233 U) Permet de multiplier jusquà 100 fois la quantité délectricité produite par une même quantité de minerai

34 14 octobre 2009Association AMOPA34 Types de surgénérateurs à neutrons rapides, les RNR, type Phénix et Superphénix, à sodium fondu à neutrons thermiques, les HTR ou VHTR, à sels fondus ou à hélium => Des projets sont envisagés à lhorizon 2030/2035

35 14 octobre 2009Association AMOPA35 Question n° 13 La fusion thermonucléaire a-t-elle des atouts? Un combustible très répandu, quasi- inépuisable, équitablement réparti sur la planète, Des cendres peu dangereuses : de lhélium et des déchets peu radioactifs (tritium) Un inconvénient : une technologie très complexe à mettre en œuvre

36 14 octobre 2009Association AMOPA36 Quelques ordres de grandeur pour la fusion Dans un verre deau, on pourra tirer autant dénergie par fusion D+D que dans 70 kg de charbon! Et dans un verre deau lourde: 45 t de charbon! On pourrait couvrir la consommation annuelle mondiale (10 14 kWh) avec 12 millions de m 3 deau naturelle (le Rhône pendant 20 mn sous le pont dAvignon)

37 14 octobre 2009Association AMOPA37 Question n°14 Quand apparaîtront les premiers réacteurs à fusion? Faisabilité: projet ITER (à Cadarache), réacteur de 1000 MW, de 2015 à 2030 Prototype: projet DEMO, réacteur de 6000 MW, de 2025 à 2050 Réacteurs industriels: au-delà de 2050

38 14 octobre 2009Association AMOPA38 Question n°15 Quels sont les coûts comparés des kWh produits? Réacteurs actuels : coût total ~ 3 c /kWh (y compris tous les coûts externes, dont la gestion des déchets et le démantèlement, chiffre DGEMP conforté par une étude finlandaise récente) Fusion : non encore évalué Centrale hydraulique: 2,2 c /kWh Centrale thermique gaz : 4 c /kWh Centrale thermique charbon : 5 c /kWh

39 14 octobre 2009Association AMOPA39 La réalité des coûts du nucléaire pour un réacteur REP de 1300 MW Construction :5 000 M Exploitation sur 40 ans :5 000 M Démantèlement : 350 M Au total : 10 35O M Recettes totales de vente du courant: environ M

40 14 octobre 2009Association AMOPA40 Question n°16 Quelle est la place actuelle du nucléaire face aux autres énergies ? Lénergie nucléaire intervient essentiellement dans la production délectricité Elle nintervient dans les transports que maritimes Elle pourrait intervenir dans le chauffage urbain…

41 14 octobre 2009Association AMOPA41 Le nucléaire dans le monde

42 14 octobre 2009Association AMOPA42 Le nucléaire en France

43 14 octobre 2009Association AMOPA43 Production délectricité en France

44 14 octobre 2009Association AMOPA44 Merci pour votre attention


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