L’électricité est omniprésente dans nos sociétés modernes et indispensable à leur fonctionnement. Tous les appareils (réfrigérateur, lave-linge, ordinateur…) qui facilitent notre vie quotidienne et nous sont devenus vitaux utilisent cette énergie.
L’électricité est produite à partir de différentes sources d'énergie : le vent pour les éoliennes, l’eau pour les centrales hydrauliques, les ressources fossiles pour les centrales thermiques, etc...
Mais, en France, l’énergie nucléaire est la première source de production d’électricité. Le nucléaire est une énergie non renouvelable, puisque l’uranium, composant principal du combustible nucléaire, est un minéral épuisable.
Le nucléaire et ses centrales occupent donc une place majeure dans le pays.
Introduction au sujet et Problématique
La France est le deuxième producteur d’électricité d'origine nucléaire au monde derrière les Etats-Unis. En 2012, cette source d’énergie représente 73% de l'électricité consommée, ce qui place la France au 1er rang mondial en pourcentage d'électricité d'origine nucléaire.
On compte 58 réacteurs nucléaires produisant de l’électricité actuellement répartis dans 19 centrales nucléaires en métropole. Différents types de réacteurs existent, comme les Réacteurs à Eau Bouillante (REB), les Réacteurs à Eau Lourde (REL), les Réacteurs à Neutrons Rapides (RNR), ou encore les Réacteurs Caloporteur de Gaz (RCG).
Cependant, la France a choisi les Réacteurs à Eau Pressurisée (REP) qui sont les plus répandus dans le monde (55%) pour la production d'électricité. La centrale nucléaire de Fessenheim, qui sera notre centrale de référence tout au long de ce travail, est une centrale à REP.
Nous allons donc consacrer ce dossier à ce type de réacteur où l'eau sous pression est à la fois le modérateur et le caloporteur.
La première question que l’on peut se poser est de savoir quel est le principe d’une centrale nucléaire ; Il s’agit en fait d’une transformation d’énergie à l’intérieur du réacteur nucléaire reliant réaction physique et énergie électrique par l’intermédiaire d’autres transformations d’énergie.
Ces différentes transformations d'énergie ont lieu dans différentes parties d'une centrale qu'on appelle "circuits".
La réaction nucléaire, qui se trouve dans le circuit primaire, permet de produire de l'énergie électrique dans le circuit secondaire. Le circuit de refroidissement, ou circuit tertiaire, sert à refroidir les deux autres circuits qui génèrent beaucoup de chaleur.
Mais comment obtient-on de l’électricité à partir d’une réaction physique de l’uranium ? Comment mesurons-nous la production d'électricité ? Quelle quantité d’uranium nécessite une centrale nucléaire ?
Pour mieux étudier et comprendre de manière concrète le rapport entre le combustible et l’énergie électrique produite, nous avons choisi de nous poser la question suivante :
Quelle masse d’uranium utilise une centrale nucléaire pour couvrir les besoins en électricité annuels d’une famille alsacienne ?
Dans un premier temps nous étudierons l’énergie nucléaire au coeur du réacteur, puis nous nous attarderons sur la transformation de l’énergie nucléaire en énergie électrique. Enfin, à l'aide des connaissances et des données accumulées, nous répondrons à la problématique posée en décrivant d'abord la famille alsacienne moyenne et ses besoins en électricité.
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