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

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

HISTORIQUE DES DÉCOUVERTES

LES GRANDES DÉCOUVERTES 1895 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 1939 O.Hahn et Fission F.Strassmann

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)

HENRI BECQUEREL DÉCOUVRE LA RADIOACTIVITÉ EN 1896

HENRI BECQUEREL : LA PREMIÈRE RADIOGRAPHIE

PIERRE ET MARIE CURIE DÉCOUVRENT LE RADIUM

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

BASES SCIENTIFIQUES

STRUCTURE DE LA MATIERE Matériau 10-2 m 1 Noyau 10-14 m 0.000000000001 Atome 10-10 m 0.00000001 Nucléon 10-15 m 0.00000000001 noyau électron proton neutron quarks

ATOMES ET ISOTOPES

TABLEAU DE MENDELEEV

LES DIFFERENTS TYPES DE RAYONNEMENT b g ou X a

LES BARRIERES DES RAYONNEMENTS IONISANTS g BETON ALUMINIUM PAPIER neutron

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

DETECTION

L’IMPORTANT, C’EST LA DOSE

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

EFFETS RADIOBIOLOGIQUES

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

SOURCES NATURELLES D’IRRADIATION

LA FISSION

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

LA REACTION EN CHAINE

U 238 U235 Le COMBUSTIBLE : URANIUM uranium naturel 99,3 % 0,7 % (fissile) uranium enrichi 96,5 % 3,5 %

URANIUM : Réserves mondiales

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

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

REACTEUR NUCLEAIRE

FILIERE Combustible Modérateur Caloporteur Réacteur Echangeur Turbine

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

ASSEMBLAGE DU COMBUSTIBLE

AU CŒUR DE LA CENTRALE (CUVE)

RÉACTEUR NUCLÉAIRE Énergies pour demain Jean-Charles ABBE

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

LE RÉACTEUR : UNE MACHINE THERMIQUE

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

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

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

LA CENTRALE NUCLÉAIRE DE PALUEL

FORMATION DE PU 239. SURRÉGÉRATEUR

LA HAGUE : TRAITEMENT DU COMBUSTIBLE

CYCLE DU COMBUSTIBLE

VOLUME DÉCHETS RADIOACTIFS

STOCKAGE EN SURFACE DES DÉCHETS FMA

CENTRE DE STOCKAGE DE L’ AUBE

MAQUETTE D’UN LABORATOIRE SOUTERRAIN

LE NUCLÉAIRE EN FRANCE

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)

Réacteur de 4 ième génération

Réacteur de 4 ième génération

Système à SELS FONDUS

FILIÈRE THORIUM. RÉACTEUR HYBRIDE

RÉACTEUR HYBRIDE : la spallation

RÉACTEUR HYBRIDE :Réactions sur le thorium

FUSION

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

La FUSION

UNE APPLICATION DE L’ENERGIE NUCLÉAIRE LE SOLEIL Diamètre: 1 392 530 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

ITER : INTERNATIONAL THERMONUCLEAR EXPERIMENTAL REACTOR

LES ENJEUX ENERGETIQUES TECHNIQUES GÉO-POLITIQUES POLITIQUES ENVIRONNEMENTAUX ÉCONOMIQUES HUMANITAIRES

EVOLUTION DE LA POPULATION MONDIALE

ASPECTS ECONOMIQUES

REPARTITION DES CONSOMMATIONS

Énergies pour demain Jean-Charles ABBE

STRUCTURE DE LA CONSOMMATION PÉTROLE 40% ÉLECTRICITÉ 35% GAZ 14% CHARBON 6% ÉNERGIE RENOUVELABLE 5% Énergies pour demain Jean-Charles ABBE

PRODUCTION ENERGIE PRIMAIRE

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

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

COUT DU MWh SELON LE MODE DE PRODUCTION NUCLEAIRE 28,4 € CHARBON 32 à 33,7 € GAZ 35 € Source : Direction Générale Energie et Matières Premières Janvier 2004

ASPECTS ENVIRONNEMENTAUX

EFFET DE SERRE Energies pour demain Jean-Charles ABBE

PRODUCTION DE CO2

EMISSION DE CO2, PIB et POPULATION

EMISSION DE CO2 (TONNES DE C)

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 4.1014 Bq Déchets solides négligeable 250 000 tonnes Déchets haute activité : 14 m3 Gaz carbonique 3 milliards m3 2.4 milliards m3 91 000 tonnes 41 000 tonnes Soufre (SO2) 3.1 millions m3 Oxyde azote (NO2) 9.6 millions m3 fuel Charbon Nucléaire

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

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

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

Jean-Charles ABBE

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%).

SUPERPHENIX / COÛT Jean-Charles ABBE

SUPERPHENIX : FONCTIONNEMENT

Énergie Nucléaire Jean-Charles ABBE