L'énergie nucléaire (fission)

Principe de la fission nucléaire

Lorsqu'un neutron percute le noyau de certains isotopes lourds (par exemple, l’uranium 235), il existe une probabilité que le noyau impacté se scinde en deux noyaux plus légers (krypton 92 et baryum 141). Cette réaction, qui porte le nom de fission nucléaire, se traduit par un dégagement d'énergie très important (de l'ordre de 200 MeV par événement, à comparer aux énergies des réactions chimiques, de l'ordre de l'eV).
Cette fission s'accompagne de l'émission de plusieurs neutrons qui, dans certaines conditions, percutent d'autres noyaux et provoquent ainsi une réaction en chaîne. Dans un réacteur nucléaire, cette réaction en chaîne se déroule à vitesse lente et contrôlée.
L'importance de l'énergie émise dans la fission provient du fait que l'énergie de liaison par nucléon du noyau initial est plus faible que celle des noyaux produits (par exemple, environ 7,7 MeV par nucléon pour les éléments lourds, contre 8,8 pour le fer). La plus grande partie de l'énergie se retrouve sous forme d'énergie cinétique des neutrons et des noyaux fils, énergie récupérée sous forme de chaleur dans les réacteurs.

Fonctionnement d’une centrale nucléaire

Une centrale nucléaire est une centrale électrique, utilisant la fission nucléaire de matières fissiles pour produire de la chaleur dont une partie est transformée en électricité. C'est actuellement la principale mise en œuvre civile de l'énergie nucléaire. Une centrale nucléaire est constituée d'un ou plusieurs réacteurs nucléaires (jusqu'à 7), dont la puissance électrique varie de 40 MW à plus de 1450 MW.
Une centrale nucléaire regroupe l'ensemble des installations permettant la production d'électricité sur un site donné. Elle comprend fréquemment plusieurs tranches, identiques ou non ; chaque tranche correspond à un groupe d'installations conçues pour fournir une puissance électrique donnée (par exemple 900 MWe, 1300 MWe ou 1450 MWe). Une tranche comprend généralement :
le bâtiment réacteur, enceinte étanche qui contient principalement le réacteur nucléaire, les générateurs de vapeur (trois ou quatre selon la génération), un pressuriseur, une partie du circuit d'eau secondaire et le circuit d'eau primaire, dont le rôle principal est d'assurer le transfert thermique entre le cœur du réacteur et les générateurs de vapeur ; le bâtiment salle des machines, qui contient principalement :
une ligne d'arbre comprenant les différents étages de la turbine à vapeur et l'alternateur, le condenseur, des bâtiments annexes qui contiennent notamment des installation diverses de circuits auxiliaires nécessaires au fonctionnement du réacteur nucléaire et à la maintenance, les tableaux électriques alimentant tous les auxiliaires et générateurs diesel de secours ; un aéroréfrigérant atmosphérique, ou simplement une station de pompage pour les tranches dont le refroidissement utilise l'eau de mer ou de rivière. Les autres installations de la centrale électrique comprennent :
un ou plusieurs postes électriques permettant la connexion au réseau électrique par l'intermédiaire d'une ou plusieurs lignes à haute tension, ainsi qu'une interconnexion limitée entre tranches.

Rendement et part du nucléaire sur le marché électrique en Suisse

L’énergie nucléaire a en moyenne un rendement électrique de 35% en Suisse (en comparaison, le projet d’une centrale à Chavalon aura un rendement de 58%). Les cinq centrales nucléaires ont une puissance globale de 3,2 GW par année.
La part de marché du nucléaire est actuellement de 39% (moyenne européenne : 33%).

Coût du KW/h

Les coûts de production actuels des centrales nucléaires suisses se situent entre 4,0 et 5,5 cts/kWh, pour des réacteurs modernes entre env. 4,0 et 4,5 cts/kWh.

Les déchets radioactifs

Les 5 centrales nucléaires suisses produisent annuellement 700 kg de plutonium. La Suisse envoie son combustible irradié dans les usines de retraitement de la Hague en France et de Sellafield en Angleterre.
Le recyclage du déchet nucléaire est fait en deux étapes. La première consiste en un tri des éléments réutilisables et des déchets. On sépare les éléments qui sont contenus dans le réacteur dont : 1% de plutonium, 96% d’uranium réutilisable et seulement 3% de vrais déchets. Ce 97% de matière triée sera recyclé.
Le concept suisse de gestion des déchets prévoit de ce fait deux dépôts géologiques en profondeur, l’un pour les déchets faiblement à moyennement radioactif, l’autre pour les déchets fortement radioactifs. Prévus dans des couches géologiques profondes adaptées, ces dépôts protègent pour longtemps l’homme et l’environnement d’effets nuisibles.