Le principe de fonctionnement d’une centrale nucléaire est le même que celui qui est utilisé pour les centrales thermiques fonctionnant au charbon, du pétrole ou du gaz. Ici, le combustible utilisé dans les centrales nucléaires et l’uranium.
Le principe de de production de l’électricité dans une centrale nucléaire peut être schématisé de manière suivante:
-La fission des atomes d’uranium sert à produire de la chaleur.
-Avec cette chaleur, on va faire chauffer de l’eau.
-L’eau chauffée va se transformer en vapeur.
-La vapeur va ensuite exercée une pression sur une turbine et va ainsi la faire tournée
-La turbine va entraîner un alternateur qui va servir à produire de l’énergie.
Le fonctionnement d’une centrale nucléaire à eau sous pression:
Dans les centrales nucléaires françaises, touchant à la filière à eau sous pression, le fonctionnement d’une centrale nucléaire à eau sous pression peut être vu de la manière suivante :
Fonctionnement d'une cnetrale nucléaire à eau sous pression
- Le circuit primaire sert à produire de la chaleur
L’uranium est pris sous forme de petites pastilles qui sont mises dans des gaines métalliques étanches. Ces gaines sont placées dans une cuve en acier pleine d’eau. Au contact de ces gaines, l’eau va s’échauffer (plus de 300°C). L’eau est maintenue sous pression ce qui va l’empêcher de bouillir et elle circule donc dans le circuit primaire qui est un circuit fermé. - Le circuit secondaire sert à produire de la vapeur
Le circuit secondaire est aussi un circuit fermée. L’eau circulant dans le circuit secondaire reçoit la chaleur de l’eau circulant dans le circuit primaire. Cet échange de chaleur s’effectue grâce à un générateur de vapeur. A contact des tubes parcourus par l’eau du circuit secondaire, l’eau du circuit primaire va trasmettre sa chaleur à l’eau du circuit secondaire la transformant ainsi en vapeur. La vapeur va faire tourner une turbine qui va faire tourner un alternateur qui va ainsi produire de l’électricité. Après la turbine, la vapeur est refroidie, elle est retransformée en eau et renvoyée vers le générateur de vapeur pour effectuer un nouveau cycle. - Le circuit de refroidissement sert à condenser la vapeur et à évacuer la chaleur
Pour que ce système puisse fonctionner en continu, il faut pouvoir le refroidir. C’est l’objectif d’un troisième circuit indépendant des circuits primaire et secondaire. Son rôle est de condenser la vapeur qui sort de la turbine. Pour cela, on utilise un condenseur, un appareil formé de milliers de tubes à l’intérieur desquels circule de l’eau froide prises à une source extérieure ( rivière ou mer). Au contact de ces tubes, la vapeur va se condenser pour se transformer en eau. L’eau du condenseur quand à elle, est rejetée la d’où elle provient. SI le débit de la rivière est trop faible, ou si on veut diminuer son échauffement, on va utiliser des tours de refroidissement ou aéroréfrigérants. L’eau échauffée provenant du condenseur et répartie à la base de la tour, est refroidie par le courant d’air qui monte dans la tour. La majorité de cette eau retourne vers le condenseur et une petite partie s’évapore dans l’atmosphère, et c’est ce qui provoque les grands panaches de fumée blanche que l’on peut voir quand on regarde une centrale nucléaire.