Comment les réacteurs nucléaires fonctionnent réellement
La fission nucléaire produit de la chaleur. C'est le principe de base. Quand un neutron frappe un atome d'uranium-235, cet atome se divise en deux fragments plus petits. Cette division libère environ 200 millions d'électronvolts d'énergie sous forme de chaleur. Pour comparaison, brûler un atome de carbone libère environ 4 électronvolts. Le rapport est considérable.
Cette chaleur chauffe de l'eau. Dans un réacteur à eau pressurisée, l'eau circule autour des barres de combustible où se produit la fission. La pression maintenue à environ 155 bars empêche l'eau de bouillir malgré une température de 320°C. Cette eau surchauffée circule ensuite vers un échangeur thermique.
L'échangeur crée de la vapeur. L'eau du circuit primaire (radioactive) ne quitte jamais son système fermé. Elle transfère sa chaleur à un circuit secondaire d'eau propre via l'échangeur. Cette eau secondaire bout et produit de la vapeur à haute pression.
La vapeur fait tourner des turbines. Exactement comme dans une centrale à charbon ou à gaz. La vapeur pousse les ailettes de turbines géantes qui tournent à 1500 tours par minute. Un réacteur de 1000 MW produit environ 5000 tonnes de vapeur par heure.
Les turbines entraînent des alternateurs. Ces générateurs électriques transforment l'énergie mécanique en électricité. Un alternateur de centrale nucléaire mesure environ 12 mètres de long et pèse 400 tonnes. Il produit du courant alternatif à 20000 volts.
Le contrôle se fait avec des barres de bore ou de cadmium. Ces matériaux absorbent les neutrons. Quand on les insère entre les barres de combustible, ils ralentissent la réaction. Quand on les retire, la réaction s'accélère. C'est un système mécanique simple mais efficace.
Le combustible reste actif pendant 3 à 4 ans. Après, les produits de fission s'accumulent et absorbent trop de neutrons. On remplace alors environ un tiers du combustible chaque année. L'uranium enrichi à 3-5% suffit pour les réacteurs civils, contrairement aux 90% nécessaires pour les armes.
Voilà comment un réacteur transforme des atomes en électricité. Pas de magie, juste de la physique nucléaire appliquée à grande échelle avec des systèmes de contrôle redondants.