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Energie nucléaire LENERGIE NUCLEAIRE Jean-Charles ABBE Jean-Charles ABBE.

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2 Energie nucléaire LENERGIE NUCLEAIRE Jean-Charles ABBE 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 1895 W.RoentgenRayons X 1896H.Becquerel Radioactivité 1898P. et M. CuriePolonium et Radium 1902P. et M. CuriePremiers mg Radium 1919E.RutherfordNoyau atome 1932J.ChadwickNeutron 1934Fr.Joliot et Radioactivité artificielle I.Curie 1939 O.Hahn etFission F.Strassmann

6 CONSÉQUENCES 1942E.Fermi1ière pile atomique 1944SeaborgPremier gr élément synthétique : plutonium 1945USAPremière bombe A (16.07) 1945USAHiroshima (6.08) 1952USAPremière 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 Ernest RUTHERFORD Joseph John THOMSON Rayons X Electron Noyau

11 BASES SCIENTIFIQUES

12 STRUCTURE DE LA MATIERE Matériau m 1Noyau m Atome m Nucléon m noyau électron protonneutronquarks

13 ATOMES ET ISOTOPES

14 TABLEAU DE MENDELEEV

15 LES DIFFERENTS TYPES DE RAYONNEMENT ou X ou X

16 LES BARRIERES DES RAYONNEMENTS IONISANTS neutron

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

18 DETECTION

19 LIMPORTANT, CEST LA DOSE

20 LES UNITES DE LA RADIOACTIVITE BqBECQUERELS Nombre de désintégrations par seconde X Energie de chaque désintégration désintégrationX temps de l exposition GyGray (Nombre/s) (Energie) X Effet selon le type de rayonnement SvSievert (Effet sur l homme)

21 EFFETS RADIOBIOLOGIQUES

22 CONSÉQUENCES DE L EXPOSITION Gy0,3 0,05 MAXIMUM ANNUEL POUR LES TRAVAILLEURS AUCUN EFFET CONSTATE AUCUN EFFET CONSTATE BAISSE TEMPORAIRE DU BAISSE TEMPORAIRE DU NOMBRE DE GLOBULES BLANCS NOMBRE DE GLOBULES BLANCS NAUSEES, VOMISSEMENTS NAUSEES, VOMISSEMENTS HOSPITALISATION GROSSES PERTURBATIONS GROSSES PERTURBATIONS PRONOSTIC TRES SOMBRE

23 SOURCES NATURELLES DIRRADIATION

24 LA FISSION

25 + EXEMPLE PRATIQUE +ENERGIE Uranium 235 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!

26 LA REACTION EN CHAINE

27 Le COMBUSTIBLE : URANIUM uranium naturel uranium naturel 99,3 % 0,7 % U 238 U 235 uranium enrichi uranium enrichi 96,5 % 3,5 % (fissile)

28 URANIUM : Réserves mondiales

29 DU MINERAI AU COMBUSTIBLE Extraction du minerai Séparation U (yellow cake) (yellow cake) Enrichissement Pastilles UO 2 Crayon UO 2 Panier combustible

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

31 REACTEUR NUCLEAIRE

32 CombustibleCaloporteurModérateur RéacteurTurbineEchangeur FILIERE

33 CombustibleCaloporteurModérateurFILIERE Graphite/ gaz U naturel Graphite CO 2 Eau lourde U naturel Eau lourde Eau lourde Eau U enrichi Eau Eau PWR - BWR Neutrons rapides Plutonium + Sodium Surrégénateur Uranium Filière

34 ASSEMBLAGE DU COMBUSTIBLE

35 AU CŒUR DE LA CENTRALE (CUVE)

36 Jean-Charles ABBEÉnergies pour demain RÉACTEUR NUCLÉAIRE

37 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DUNE CENTRALE NUCLEAIRE EnergieNucléaire U 235 Réacteurnucléaire GV Vapeur/eaucircuitsecondaire Turbine Energieélectrique EauCircuitPrimaire Energiethermo-dynamique Energiecalorifique Energiemécanique Turbine Alternateur

38 LE RÉACTEUR : UNE MACHINE THERMIQUE

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

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

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

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 DUN 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 lhélium (sûreté accrue, puissance inférieure réacteurs classiques, moins de déchets, rentabilité inférieure)

53 Réacteur de 4 ième génération

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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 ++ DeuteriumTritiumhéliumneutron +ENERGIE

61 La FUSION

62 UNE APPLICATION DE LENERGIE 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

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 Jean-Charles ABBEÉnergies pour demain

69 Jean-Charles ABBEÉnergies pour demain STRUCTURE DE LA CONSOMMATION PÉTROLE40% ÉLECTRICITÉ35% GAZ14% CHARBON 6% ÉNERGIE RENOUVELABLE 5%

70 PRODUCTION ENERGIE PRIMAIRE

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

72 COUT DU KWh SELON LE MODE DE PRODUCTION FIOULCHARBONNUCLEAIRE64%79%32% COMBUSTIBLE EXPLOITATION INVESTISSEMENT 8% 13% 13% 23% 19% 49%

73 COUT DU MWh SELON LE MODE DE PRODUCTION CHARBON32 à 33,7 CHARBON32 à 33,7 NUCLEAIRE28,4 NUCLEAIRE28,4 GAZ35 GAZ35 Source : Direction Générale Energie et Matières Premières Janvier 2004

74 ASPECTS ENVIRONNEMENTAUX

75 Jean-Charles ABBEEnergies pour demain EFFET DE SERRE

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77 PRODUCTION DE CO 2

78 EMISSION DE CO 2, PIB et POPULATION

79 EMISSION DE CO 2 (TONNES DE C)

80 Combustible Eau refroidissement Soufre (SO 2 ) Oxyde azote (NO 2 ) 27 tonnes. 2.3 millions de tonnes 1.5 million de tonnes Oxygène 3.4 milliards m milliards m millions m millions m 3 Rejets thermiques millions m 3 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 Activité Bq Bq Bq Déchets solides négligeable tonnes Déchets haute activité : 14 m 3 0 Gaz carbonique 3 milliards m milliards m tonnes tonnes millions m millions m 3 0 fuelCharbonNucléaire MW

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

82 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 CONCLUSIONS

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

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88 Jean-Charles ABBE

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 laccident, on peut affirmer avec certitude que 31 personnes sont décédées des suites directes de laccident (sauveteurs), dont 28 des suites de lirradiation, une de brûlure thermique, une de la chute dune 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 lheure 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 Jean-Charles ABBE SUPERPHENIX / COÛT

91 SUPERPHENIX : FONCTIONNEMENT

92 Énergie Nucléaire Jean-Charles ABBE

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