Voici une explication étape par étape de la façon dont le combustible à l'uranium est chauffé dans un réacteur nucléaire :
1. Combustible à l'uranium :Le cœur du réacteur nucléaire contient des assemblages combustibles à l'uranium. Ces assemblages combustibles sont constitués de plusieurs barres combustibles constituées d’uranium enrichi. L'uranium enrichi a une concentration plus élevée de l'isotope uranium-235, qui est l'isotope fissile capable de subir une fission nucléaire.
2. Neutrons :Le réacteur est conçu pour contrôler la libération de neutrons, qui sont des particules subatomiques sans charge électrique. Les neutrons jouent un rôle crucial dans le déclenchement du processus de fission nucléaire.
3. Fission nucléaire :Lorsqu'un neutron frappe un noyau d'uranium 235, il peut diviser le noyau en deux noyaux plus petits, comme le krypton et le baryum. Ce processus libère une énorme quantité d’énergie sous forme de chaleur et de neutrons supplémentaires.
4. Réaction en chaîne :Les neutrons libérés peuvent ensuite frapper et diviser d'autres noyaux d'uranium 235, provoquant une réaction en chaîne d'événements de fission. Chaque événement de fission produit davantage de neutrons, ce qui divise davantage d'atomes d'uranium.
5. Génération de chaleur :L'énergie libérée lors du processus de fission se présente sous forme de chaleur, ce qui provoque un échauffement du combustible à l'uranium. L'énergie thermique est transférée au fluide caloporteur circulant dans le cœur du réacteur.
6. Liquide de refroidissement :Le liquide de refroidissement, généralement de l'eau, circule à travers le cœur du réacteur et absorbe la chaleur générée par la fission nucléaire. Le liquide de refroidissement chauffé est ensuite pompé vers les échangeurs de chaleur, où il transfère sa chaleur à un fluide secondaire.
7. Génération de vapeur :Le fluide secondaire, qui peut être de l'eau ou une autre substance avec un point d'ébullition plus élevé, est chauffé dans les échangeurs de chaleur jusqu'à ce qu'il se transforme en vapeur. La vapeur haute pression est ensuite dirigée pour entraîner des turbines reliées à des générateurs électriques.
8. Production d'électricité :Lorsque la vapeur traverse les aubes de la turbine, elle fait tourner les turbines. Les turbines en rotation font tourner les générateurs, qui convertissent l'énergie mécanique en énergie électrique, fournissant ainsi de l'électricité au réseau électrique.
En résumé, le combustible à l’uranium est chauffé dans un réacteur nucléaire par fission nucléaire. Le processus de fission, initié par les neutrons impactant les noyaux d'uranium 235, libère une énorme quantité d'énergie thermique. Cette énergie thermique est transférée au liquide de refroidissement, qui produit ensuite de la vapeur pour entraîner des turbines et produire de l'électricité.
