1. Fission nucléaire:
* le cœur du réacteur: Le processus commence dans le noyau du réacteur, où les tiges de carburant d'uranium subissent une fission nucléaire.
* Réaction en chaîne: Les neutrons bombardent les atomes d'uranium, les faisant se diviser et libérer d'énormes quantités d'énergie, y compris la chaleur. Ce processus est contrôlé par l'utilisation de tiges de commande qui absorbent les neutrons et régulent le taux de fission.
2. Transfert de chaleur vers le liquide de refroidissement primaire:
* l'eau comme moyen: La chaleur générée dans le noyau est transférée dans un liquide de refroidissement primaire, généralement de l'eau sous haute pression (réacteur à eau sous pression) ou un mélange d'eau et de vapeur (réacteur d'eau bouillante).
* Échange de chaleur: Ce liquide de refroidissement primaire circule à travers le noyau du réacteur, absorbant la chaleur libérée par la fission.
3. Transfert de chaleur vers le liquide de refroidissement secondaire:
* Génération de vapeur: Le liquide de refroidissement primaire chaud circule ensuite à travers un échangeur de chaleur, transférant sa chaleur vers un liquide de refroidissement secondaire, qui est généralement de l'eau dans un système séparé.
* Production de vapeur: Cette chaleur transforme l'eau secondaire en vapeur.
4. Génération d'alimentation de la turbine à vapeur:
* Conversion d'énergie: La vapeur à haute pression entraîne une turbine, convertissant l'énergie thermique en énergie mécanique.
* Production d'électricité: La turbine est connectée à un générateur, qui convertit l'énergie mécanique en énergie électrique.
5. Eau de refroidissement:
* condensation: La vapeur de la turbine est dirigée vers un condenseur, où il est refroidi par un troisième système d'eau (eau de refroidissement). Ce processus condense la vapeur dans l'eau liquide.
* Répétition de cycle: L'eau condensée est ensuite pompée vers l'échangeur de chaleur, terminant le cycle.
Concepts clés:
* conduction: Transfert de chaleur par contact direct (par exemple, le noyau du réacteur au liquide de refroidissement principal).
* Convection: Transfert de chaleur par le mouvement des fluides (par exemple, la circulation du liquide de refroidissement primaire).
* Radiation: Transfert de chaleur par des ondes électromagnétiques (bien que cela soit moins significatif dans un réacteur nucléaire).
Innocuité et efficacité:
* Multiples barrières: Les centrales nucléaires utilisent plusieurs couches de protection pour empêcher la libération de la radioactivité. Il s'agit notamment des structures de confinement, des systèmes de refroidissement d'urgence et de plusieurs boucles de transfert de chaleur.
* Efficacité thermique: Les centrales nucléaires sont très efficaces pour convertir l'énergie thermique en électricité, avec des efficacités thermiques généralement autour de 33%.
Remarque importante: Les détails exacts du processus de transfert de chaleur peuvent varier légèrement entre les différentes conceptions de réacteurs. Cependant, les principes fondamentaux de la fission nucléaire et de l'échange de chaleur restent cohérents.
