Énergie nucléaire
L'énergie nucléaire est l'utilisation contrôlée de l'énergie nucléaire. L'énergie nucléaire est l'énergie contenue dans des éléments "fissiles" comme l'uranium, qui peut être libérée par des réactions nucléaires dans une machine appelée réacteur nucléaire. Cette énergie est transformée en électricité, qui peut ensuite être utilisée pour alimenter des machines et chauffer des maisons. En 2007, 14 % de l'électricité mondiale provenait de l'énergie nucléaire. Les centrales nucléaires produisent également des déchets radioactifs qui pourraient être nocifs s'ils ne sont pas stockés correctement.
Depuis le milieu du XXe siècle, on étudie également la possibilité d'utiliser l'énergie de fusion qui produit beaucoup plus d'énergie et ne produit pas de déchets radioactifs. Les réacteurs de fusion nucléaire n'existent pas encore et sont encore en cours de développement.
La centrale de Cattenom, près de Metz, est la plus grande centrale nucléaire de France, à partir de 2011. Les jours humides, une grande partie de la vapeur d'eau se condense.
Histoire
Enrico Fermi a fabriqué le premier réacteur nucléaire en 1941. De nombreux réacteurs ont été construits aux États-Unis pendant la Seconde Guerre mondiale dans le cadre du projet Manhattan. En 1954, la première centrale nucléaire a démarré à Obninsk, près de Moscou. La plupart des centrales nucléaires aux États-Unis ont été construites dans les années 1960 et 1970. Les réacteurs nucléaires alimentent également certains grands navires et sous-marins militaires.
Production d'énergie
Les réacteurs nucléaires utilisent un processus appelé fission nucléaire, qui utilise des atomes comme l'uranium ou le plutonium (en particulier l'isotope Uranium 235) et les sépare avec des particules appelées neutrons. Cela permet de convertir une partie de la masse en énergie, selon l'équation d'Einstein E=mc2. Les éléments fissiles sont placés dans des barres appelées "barres de combustible". Les barres de combustible sont submergées dans l'eau, et l'énergie libérée dans la réaction de fission chauffe l'eau qui se transforme en vapeur.
La vapeur fait alors tourner une turbine qui produit de l'électricité. La vapeur est ensuite condensée dans d'énormes tours de refroidissement, puis elle se transforme en eau et est à nouveau envoyée dans le réacteur.
La réaction peut être contrôlée en plaçant des "barres de contrôle" entre les barres de combustible. Les barres de contrôle sont généralement faites de bore, qui absorbe les neutrons et arrête la réaction.
Une fusion nucléaire peut se produire lorsque la réaction n'est pas contrôlée, et commence à générer des gaz radioactifs dangereux (comme Krypton). Contrairement à la croyance populaire, les réacteurs nucléaires ne peuvent pas exploser comme une bombe nucléaire, mais c'est un danger lorsque des matières radioactives s'échappent.
Accidents
Certains accidents nucléaires graves se sont produits. Une échelle a été mise au point pour mesurer le degré de dangerosité des accidents. Elle est appelée l'échelle internationale des événements nucléaires. L'échelle comporte 8 niveaux (0-7), et 7 est le pire.
- Catastrophe de Tchernobyl, survenue en 1986 ; classée au niveau 7.
- La catastrophe nucléaire de Fukushima, survenue en 2011 à la suite d'un tremblement de terre de niveau 7.
- Accident de Mayak, survenu en 1957. La quantité de radiations émises et le danger général étaient plus élevés que ceux de Tchernobyl. La zone touchée était cependant plus petite. Pour ces raisons, l'accident n'est classé qu'au niveau 6.
- Incendie de Windscale en 1957 et accident de Three Mile Island en 1979, au niveau 5.
- L'accident nucléaire de Tokaimura au niveau 4
Les accidents de sous-marins à propulsion nucléaire comprennent l'accident du réacteur du sous-marin soviétique K-19 (1961), l'accident du réacteur du sous-marin soviétique K-27 (1968) et l'accident du réacteur du sous-marin soviétique K-431 (1985).
Lors de l'urgence de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi au Japon en 2011, trois réacteurs nucléaires ont été endommagés par des explosions.
Économie
L'économie de l'énergie nucléaire est difficile et, suite à la catastrophe nucléaire de Fukushima en 2011, les coûts devraient augmenter pour les centrales nucléaires actuelles et nouvelles, en raison des exigences accrues en matière de gestion du combustible irradié sur site et des menaces élevées liées à la conception.
Débats
Il y a un débat sur l'utilisation de l'énergie nucléaire. Des partisans, tels que l'Association nucléaire mondiale et l'AIEA, affirment que l'énergie nucléaire est une source d'énergie durable qui réduit les émissions de carbone. De plus, elle ne contribue pas au smog ni aux pluies acides. Les opposants au nucléaire, tels que Greenpeace International et le Nuclear Information and Resource Service, estiment que l'énergie nucléaire constitue une menace pour les personnes et l'environnement.
Développements récents
En 2007, les centrales nucléaires ont produit quelque 2600 TWh d'électricité et fourni 14 % de l'électricité utilisée dans le monde, ce qui représente une baisse de 2 % par rapport à 2006. Au 9 mai 2010, on comptait 438 réacteurs nucléaires (372 GW) en activité dans le monde. Un pic a été atteint en 2002, avec 444 réacteurs nucléaires en fonctionnement.
Les situations d'urgence nucléaire à la centrale nucléaire japonaise de Fukushima Daiichi et dans d'autres installations nucléaires ont soulevé des questions sur l'avenir de l'énergie nucléaire. Platts a déclaré que "la crise des centrales nucléaires japonaises de Fukushima a incité les principaux pays consommateurs d'énergie à revoir la sécurité de leurs réacteurs existants et à mettre en doute la vitesse et l'ampleur des expansions prévues dans le monde". Suite à la catastrophe nucléaire de Fukushima, l'Agence internationale de l'énergie a réduit de moitié son estimation de la capacité de production nucléaire supplémentaire à construire d'ici 2035.
Têtes de navires à eau pressurisée
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce que l'énergie nucléaire ?
R : L'énergie nucléaire est l'utilisation contrôlée de l'énergie nucléaire pour produire de l'électricité.
Q : Comment fonctionne un réacteur nucléaire ?
R : Un réacteur nucléaire utilise des réactions nucléaires pour libérer de l'énergie qui fait ensuite bouillir de l'eau et alimente un moteur à vapeur, produisant ainsi de l'électricité.
Q : Quel pourcentage de l'électricité mondiale provenait de l'énergie nucléaire en 2007 ?
R : En 2007, 14 % de l'électricité mondiale provenait de l'énergie nucléaire.
Q : Quels sont les risques potentiels liés à l'utilisation de l'énergie nucléaire ?
R : Les centrales nucléaires produisent des déchets radioactifs qui peuvent être dangereux s'ils ne sont pas stockés correctement.
Q : Quel type de source d'énergie alternative a été étudié depuis le milieu du 20e siècle ?
R : Les gens étudient l'énergie de fusion depuis le milieu du 20e siècle comme source d'énergie alternative.
Q : En quoi l'énergie de fusion diffère-t-elle de l'énergie nucléaire traditionnelle ?
R : L'énergie de fusion produit beaucoup plus d'énergie que l'énergie nucléaire traditionnelle et ne produit pas de déchets radioactifs.
Q : Les réacteurs à fusion sont-ils déjà disponibles ?
R : Les réacteurs à fusion n'existent pas encore et sont toujours en cours de développement.
