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2 L’ENERGIE NUCLEAIRE Jean-Charles ABBE http://www.futuroscopie.com
Energie nucléaire Jean-Charles ABBE

3 Les bases scientifiques
Radioactivité Dosimétrie Fusion Réacteur nucléaire Filière Fonctionnement et cycle du combustible Réacteurs du futur La fusion et ITER Place du nucléaire dans le bilan énergétique Economie Politique et géostratégique

4 HISTORIQUE DES DÉCOUVERTES

5 LES GRANDES DÉCOUVERTES
W.Roentgen Rayons X 1896 H.Becquerel Radioactivité 1898 P. et M. Curie Polonium et Radium 1902 P. et M. Curie Premiers mg Radium 1919 E.Rutherford Noyau atome 1932 J.Chadwick Neutron 1934 Fr.Joliot et Radioactivité artificielle I.Curie O.Hahn et Fission F.Strassmann

6 1942 E.Fermi 1ière pile atomique
CONSÉQUENCES 1942 E.Fermi 1ière pile atomique 1944 Seaborg Premier gr élément synthétique : plutonium 1945 USA Première bombe A (16.07) 1945 USA Hiroshima (6.08) 1952 USA Première bombe H (novembre)

7 HENRI BECQUEREL DÉCOUVRE LA RADIOACTIVITÉ EN 1896

8 HENRI BECQUEREL : LA PREMIÈRE RADIOGRAPHIE

9 PIERRE ET MARIE CURIE DÉCOUVRENT LE RADIUM

10 DE GRANDS NOMS ASSOCIÉS À LA RADIOACTIVITÉ
Wilhelm Conrad RONTGEN Joseph John THOMSON Ernest RUTHERFORD Rayons X Electron Noyau

11 BASES SCIENTIFIQUES

12 STRUCTURE DE LA MATIERE
Matériau 10-2 m 1 Noyau 10-14 m Atome 10-10 m Nucléon 10-15 m noyau électron proton neutron quarks

13 ATOMES ET ISOTOPES

14 TABLEAU DE MENDELEEV

15 LES DIFFERENTS TYPES DE RAYONNEMENT
b g ou X a

16 LES BARRIERES DES RAYONNEMENTS IONISANTS
g BETON ALUMINIUM PAPIER neutron

17 LA DECROISSANCE RADIOACTIVE
100 % 50 % TEMPS % de radioactivité PERIODE (demi-vie) Quelques périodes:

18 DETECTION

19 L’IMPORTANT, C’EST LA DOSE

20 LES UNITES DE LA RADIOACTIVITE
Nombre de désintégrations par seconde Bq BECQUERELS (Nombre/s) X Energie de chaque désintégration temps de l ’exposition Gy Gray Sv Sievert (Effet sur l ’homme) (Energie) X Effet selon le type de rayonnement

21 EFFETS RADIOBIOLOGIQUES

22 CONSÉQUENCES DE L ’EXPOSITION
Gy PRONOSTIC TRES SOMBRE 10 5 HOSPITALISATION 3 GROSSES PERTURBATIONS 2 NAUSEES, VOMISSEMENTS 1 BAISSE TEMPORAIRE DU NOMBRE DE GLOBULES BLANCS 0,3 AUCUN EFFET CONSTATE 0,05 MAXIMUM ANNUEL POUR LES TRAVAILLEURS CONSÉQUENCES DE L ’EXPOSITION

23 SOURCES NATURELLES D’IRRADIATION

24 LA FISSION

25 LA FISSION L ’ atome de gauche a la même
somme de protons et de neutrons que les atomes de droite, pourtant il est plus lourd!!! LA MASSE EN PLUS, C ’EST DE L ’ENERGIE, MERCI EINSTEIN! EXEMPLE PRATIQUE + + ENERGIE Uranium 235 LA FISSION

26 LA REACTION EN CHAINE

27 U 238 U235 Le COMBUSTIBLE : URANIUM uranium naturel 99,3 % 0,7 %
(fissile) uranium enrichi ,5 % ,5 %

28 URANIUM : Réserves mondiales

29 DU MINERAI AU COMBUSTIBLE
Extraction du minerai Séparation U (yellow cake) Enrichissement Pastilles UO2 Crayon UO2 Panier combustible

30 ENRICHISSEMENT  PAR CENTRIFUGATION  PAR LASER
 PAR DIFFUSION GAZEUSE ( Eurodif, Pierrelate)  PAR CENTRIFUGATION  PAR LASER

31 REACTEUR NUCLEAIRE

32 FILIERE Combustible Modérateur Caloporteur Réacteur Echangeur Turbine

33 FILIERE Filière Combustible Caloporteur Modérateur Graphite/ gaz U naturel Graphite CO2 Eau lourde U naturel Eau lourde Eau lourde Eau U enrichi Eau Eau PWR - BWR Neutrons rapides Plutonium Sodium Surrégénateur Uranium

34 ASSEMBLAGE DU COMBUSTIBLE

35 AU CŒUR DE LA CENTRALE (CUVE)

36 RÉACTEUR NUCLÉAIRE Énergies pour demain Jean-Charles ABBE

37 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D’UNE CENTRALE NUCLEAIRE
GV Turbine Réacteur nucléaire Alternateur Energie thermo- dynamique calorifique mécanique Energie Nucléaire U 235 Energie électrique Eau Circuit Primaire Vapeur/eau circuit secondaire Turbine PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D’UNE CENTRALE NUCLEAIRE

38 LE RÉACTEUR : UNE MACHINE THERMIQUE

39 CONTRÔLE DU FONCTIONNEMENT DU REACTEUR
Barre de pilotage Barre de sécurité Puissance Arrêt Fonctionnement

40 BARRIERES ET CONTROLES DE SECURITE
Gaines de combustible Cuve du réacteur Enceinte du réacteur Barres de sécurité Adjuvant à l’eau de refroidissement Coefficient de température négatif

41 L ’échelle INES Échelle Internationale des évènements Nucléaires
7 ACCIDENT MAJEUR Tchernobyl (1986) 6 ACCIDENT GRAVE Kyshtym (1957) ACCIDENT 5 ACCIDENT ENTRAINANT UN RISQUE EN DEHORS DU SITE Three miles Island (1979) 4 ACCIDENT N ’ENTRAINANT PAS DE RISQUE EN DEHORS DU SITE 3 INCIDENT GRAVE 2 INCIDENT INCIDENT 1 ANOMALIE

42 LA CENTRALE NUCLÉAIRE DE PALUEL

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44 FORMATION DE PU 239. SURRÉGÉRATEUR

45 LA HAGUE : TRAITEMENT DU COMBUSTIBLE

46 CYCLE DU COMBUSTIBLE

47 VOLUME DÉCHETS RADIOACTIFS

48 STOCKAGE EN SURFACE DES DÉCHETS FMA

49 CENTRE DE STOCKAGE DE L’ AUBE

50 MAQUETTE D’UN LABORATOIRE SOUTERRAIN

51 LE NUCLÉAIRE EN FRANCE

52 Réacteur de 3 ième génération
EPR : European Pressurized Reactor Développement franco allemand des REP : . Sécurité accrue . Rendements améliorés (donc relativement moins de déchets) . Durée de vie prolongée (Rentabilité accrue) Réacteurs haute température (HTR) Le PBMR anglo-saxon fonctionne à 900°C et les galets de combustible sont refroidis à l’hélium (sûreté accrue, puissance inférieure réacteurs classiques, moins de déchets, rentabilité inférieure)

53 Réacteur de 4 ième génération

54 Réacteur de 4 ième génération

55 Système à SELS FONDUS

56 FILIÈRE THORIUM. RÉACTEUR HYBRIDE

57 RÉACTEUR HYBRIDE : la spallation

58 RÉACTEUR HYBRIDE :Réactions sur le thorium

59 FUSION

60 LA FUSION Les 2 atomes de gauche ont la même
somme de protons et de neutrons que l ’atome de droite, pourtant ils sont plus lourds!!! LA MASSE EN PLUS, C ’EST DE L ’ENERGIE. EXEMPLE PRATIQUE + + + ENERGIE Deuterium Tritium hélium neutron LA FUSION

61 La FUSION

62 UNE APPLICATION DE L’ENERGIE NUCLÉAIRE
LE SOLEIL Diamètre: kms Vitesse: 216 km/s Energie rayonnante : 4 kW/cm² (9,7 *10 23 kW) Température: de 4500 à 14 millions de °C Distance: 8 mn.lumière Durée de vie: 5 milliards d ’années:géante rouge puis naine blanche UNE APPLICATION DE L’ENERGIE NUCLÉAIRE

63 ITER : INTERNATIONAL THERMONUCLEAR EXPERIMENTAL REACTOR

64 LES ENJEUX ENERGETIQUES
TECHNIQUES GÉO-POLITIQUES POLITIQUES ENVIRONNEMENTAUX ÉCONOMIQUES HUMANITAIRES

65 EVOLUTION DE LA POPULATION MONDIALE

66 ASPECTS ECONOMIQUES

67 REPARTITION DES CONSOMMATIONS

68 Énergies pour demain Jean-Charles ABBE

69 STRUCTURE DE LA CONSOMMATION
PÉTROLE 40% ÉLECTRICITÉ 35% GAZ % CHARBON % ÉNERGIE RENOUVELABLE 5% Énergies pour demain Jean-Charles ABBE

70 PRODUCTION ENERGIE PRIMAIRE

71 PART DU NUCLEAIRE DANS LA PRODUCTION NATIONALE D’ELECTRICITE
LITUANIE 80% FRANCE 70% 60% BELGIQUE 50% SUISSE 40% JAPON ALLEMAGNE 30% USA 20% RUSSIE 10% ITALIE 0% PART DU NUCLEAIRE DANS LA PRODUCTION NATIONALE D’ELECTRICITE

72 COUT DU KWh SELON LE MODE DE PRODUCTION
FIOUL CHARBON NUCLEAIRE COMBUSTIBLE 79% 64% 32% 19% 13% EXPLOITATION 8% 13% 23% 49% INVESTISSEMENT COUT DU KWh SELON LE MODE DE PRODUCTION

73 COUT DU MWh SELON LE MODE DE PRODUCTION
NUCLEAIRE 28,4 € CHARBON 32 à 33,7 € GAZ € Source : Direction Générale Energie et Matières Premières Janvier 2004

74 ASPECTS ENVIRONNEMENTAUX

75 EFFET DE SERRE Energies pour demain Jean-Charles ABBE

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77 PRODUCTION DE CO2

78 EMISSION DE CO2, PIB et POPULATION

79 EMISSION DE CO2 (TONNES DE C)

80 Combustible Oxygène Eau refroidissement Rejets thermiques Activité
1.5 million de tonnes 1 000 MW 2.3 millions de tonnes 27 tonnes. Oxygène 3.4 milliards m3 4.2 milliards m3 Eau refroidissement 720 millions m3 950 millions m3 1 100 millions m3 Rejets thermiques Eau refroidissement : 4 mlliards de kWh Eau refroidissement : 8 milliards de kWh Cheminée : 2.4 milliards de kWh Cheminée : 2.5 milliards de kWh Eau de refroidissement + cheminée : 12.3 milliards de kWh 4.107 Bq Activité 4.109 Bq Bq Déchets solides négligeable tonnes Déchets haute activité : 14 m3 Gaz carbonique 3 milliards m3 2.4 milliards m3 tonnes tonnes Soufre (SO2) 3.1 millions m3 Oxyde azote (NO2) 9.6 millions m3 fuel Charbon Nucléaire

81 NUCLÉAIRE AVANTAGES Technologies éprouvées Minerais abondants et bien repartis sur le globe Pas de rejets de gaz à effet de serre INCONVÉNIENTS Gestion et devenir des déchets nucléaires

82 CONCLUSIONS OBJECTIVES - La demande énergétique ne pourra que croître dans le monde. - Les enjeux environnementaux sont cruciaux. - Problème grave et préoccupant - Paramètres multiples et imbriqués - Pas de solution miracle - Décisions politiques majeures indispensables

83 CONCLUSIONS SUBJECTIVES
- Les énergies renouvelables doivent être développées mais elles seront insuffisantes pour satisfaire la demande - Les économies d’énergie sont à rechercher mais leur effet restera limité - Le « tout »nucléaire a vécu mais son utilisation reste pour une large part incontournable. Énergies pour demain Jean-Charles ABBE

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89 Conséquences sanitaires de Tchernobyl (1996)
J.Cl.Nénot, Directeur de recherche à l ’IPSN L ’accident de Tchernobyl est une catastrophe énorme, mais qui a fait et fera peu de victimes. Dix ans après l’accident, on peut affirmer avec certitude que 31 personnes sont décédées des suites directes de l’accident (sauveteurs), dont 28 des suites de l’irradiation, une de brûlure thermique, une de la chute d’une dalle en ciment. En ce qui concerne les effets à long terme des rayonnements, la seule conséquence qui ait été mise en évidence est un excès de cancer de la thyroïde chez l ’enfant. La conséquence principale, à savoir les effets psychologiques, est due à la catastrophe et non aux rayonnements. A l’heure actuelle, on dénombre 800 cas de cancers de la thyroïde chez les enfants, dont une dizaine ont entraîné le décès. Il pourrait y avoir quelques milliers de cas avec un taux de mortalité relativement faible (2 à 10%).

90 SUPERPHENIX / COÛT Jean-Charles ABBE

91 SUPERPHENIX : FONCTIONNEMENT

92 Énergie Nucléaire Jean-Charles ABBE

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