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http://eneradeau.site.voila.fr
Energie nucléaire
L’ENERGIE NUCLEAIREL’ENERGIE NUCLEAIRE
Jean-Charles ABBE
http://www.futuroscopie.com
Jean-Charles ABBE
Les bases scientifiquesLes bases scientifiques
Radioactivité Dosimétrie Fusion
Réacteur nucléaireRéacteur nucléaire Filière Fonctionnement et cycle du combustible Réacteurs du futur La fusion et ITER
Place du nucléaire dans le bilan Place du nucléaire dans le bilan énergétiqueénergétique
Economie Politique et géostratégique
HISTORIQUE DES HISTORIQUE DES DÉCOUVERTESDÉCOUVERTES
LES GRANDES DÉCOUVERTESLES GRANDES DÉCOUVERTES
1895 W.Roentgen Rayons X
1896 H.Becquerel Radioactivité
1898 P. et M. Curie Polonium et Radium
1902 P. et M. Curie Premiers mg Radium
1919 E.Rutherford Noyau atome
1932 J.Chadwick Neutron
1934 Fr.Joliot et Radioactivité artificielle
I.Curie
1939 O.Hahn et Fission
F.Strassmann
CONSÉQUENCESCONSÉQUENCES
1942 E.Fermi 1ière pile atomique
1944 Seaborg Premier gr élément
synthétique :
plutonium
1945 USA Première bombe A
(16.07)
1945 USA Hiroshima
(6.08)
1952 USA Première bombe H
(novembre)
HENRI BECQUEREL DÉCOUVRE LA HENRI BECQUEREL DÉCOUVRE LA RADIOACTIVITÉ EN 1896RADIOACTIVITÉ EN 1896
HENRI BECQUEREL : LA PREMIÈRE RADIOGRAPHIEHENRI BECQUEREL : LA PREMIÈRE RADIOGRAPHIE
PIERRE ET MARIE CURIE DÉCOUVRENT LE RADIUMPIERRE ET MARIE CURIE DÉCOUVRENT LE RADIUM
DE GRANDS NOMS ASSOCIÉS À LA DE GRANDS NOMS ASSOCIÉS À LA RADIOACTIVITÉRADIOACTIVITÉ
Wilhelm Conrad RONTGENWilhelm Conrad RONTGEN Ernest RUTHERFORDErnest RUTHERFORDJoseph John THOMSONJoseph John THOMSON
Rayons X Electron Noyau
BASES SCIENTIFIQUESBASES SCIENTIFIQUES
STRUCTURE DE LA MATIERESTRUCTURE DE LA MATIERE
Matériau Matériau 1010-2-2 m m
11
Noyau Noyau 1010-14-14 m m
0.0000000000010.000000000001
AtomeAtome1010-10-10 m m
0.000000010.00000001
NucléonNucléon1010-15-15 m m
0.000000000010.00000000001
noyaunoyau
électronélectron
protonprotonneutronneutron
quarksquarks
ATOMES ET ISOTOPESATOMES ET ISOTOPES
TABLEAU DE MENDELEEVTABLEAU DE MENDELEEV
LES DIFFERENTS TYPES DE RAYONNEMENTLES DIFFERENTS TYPES DE RAYONNEMENT
ou Xou X
LES BARRIERES DES RAYONNEMENTS LES BARRIERES DES RAYONNEMENTS IONISANTSIONISANTS
neutronneutron
LA DECROISSANCE RADIOACTIVELA DECROISSANCE RADIOACTIVE
100 % 100 %
50 % 50 %
TEMPSTEMPS
% de % de radioactivitéradioactivité
PERIODE (demi-vie)PERIODE (demi-vie)
Quelques périodes:Quelques périodes:
ELEMENT PERIODE
Polonium 214 < 1/1000 s
Sodium 24 15 heures
Iode 131 9 jours
Cobalt 60 5 ans
Potassium 40 140 000 ans
Uranium 238 5 Milliardsd’années
DETECTIONDETECTION
L’IMPORTANT, C’EST LA DOSEL’IMPORTANT, C’EST LA DOSE
LES UNITES DE LA RADIOACTIVITELES UNITES DE LA RADIOACTIVITE
BqBqBECQUERELSBECQUERELS
Nombre de Nombre de désintégrations désintégrations
par secondepar seconde
XXEnergie de chaqueEnergie de chaque
désintégrationdésintégration
XXtemps detemps de
l ’expositionl ’exposition
GyGyGrayGray
(Nombre/s)(Nombre/s)
(Energie)(Energie)
XXEffet selon le typeEffet selon le typede rayonnementde rayonnement
SvSvSievertSievert
(Effet sur(Effet surl ’homme)l ’homme)
EFFETS RADIOBIOLOGIQUESEFFETS RADIOBIOLOGIQUES
CONSÉQUENCES DE L ’EXPOSITIONCONSÉQUENCES DE L ’EXPOSITION
GyGy
0,30,3
0,050,05 MAXIMUM ANNUEL POUR LES TRAVAILLEURSMAXIMUM ANNUEL POUR LES TRAVAILLEURS
AUCUN EFFET CONSTATEAUCUN EFFET CONSTATE
11
22
33
55
1010
BAISSE TEMPORAIRE DUBAISSE TEMPORAIRE DU NOMBRE DE GLOBULES BLANCSNOMBRE DE GLOBULES BLANCS
NAUSEES, VOMISSEMENTSNAUSEES, VOMISSEMENTS
HOSPITALISATIONHOSPITALISATION GROSSES PERTURBATIONSGROSSES PERTURBATIONS
PRONOSTIC PRONOSTIC TRES SOMBRETRES SOMBRE
SOURCES NATURELLES D’IRRADIATIONSOURCES NATURELLES D’IRRADIATION
LA FISSIONLA FISSION
LA FISSIONLA FISSION
++
EXEMPLE PRATIQUEEXEMPLE PRATIQUE
++ ENERGIEENERGIE
Uranium 235Uranium 235
L ’ atome de gauche a la même L ’ atome de gauche a la même somme de protons et de neutrons que somme de protons et de neutrons que les atomes de droite, pourtant il est plus lourd!!!les atomes de droite, pourtant il est plus lourd!!!
LA MASSE EN PLUS, C ’EST DELA MASSE EN PLUS, C ’EST DEL ’ENERGIE, MERCI EINSTEIN!L ’ENERGIE, MERCI EINSTEIN!
LA REACTION EN CHAINELA REACTION EN CHAINE
Le COMBUSTIBLE : URANIUMLe COMBUSTIBLE : URANIUM
uranium uranium naturelnaturel 99,3 % 0,7 %
U 238 U235
uranium uranium enrichienrichi 96,5 % 3,5 %
(fissile)
URANIUM : Réserves mondialesURANIUM : Réserves mondiales
DU MINERAI AU COMBUSTIBLEDU MINERAI AU COMBUSTIBLE
Extraction du mineraiExtraction du mineraiSéparation USéparation U
(yellow cake)(yellow cake)
EnrichissementEnrichissementPastilles UOPastilles UO22
Crayon UOCrayon UO22
Panier combustiblePanier combustible
ENRICHISSEMENTENRICHISSEMENT
PAR DIFFUSION GAZEUSE ( Eurodif, Pierrelate)
PAR CENTRIFUGATION
PAR LASER
REACTEUR NUCLEAIREREACTEUR NUCLEAIRE
Combustible CaloporteurModérateur
Réacteur TurbineEchangeur
FILIEREFILIERE
Combustible CaloporteurModérateur
FILIEREFILIERE
Graphite/ gaz U naturel Graphite CO2
Eau lourde U naturel Eau lourde Eau lourde
Eau U enrichi Eau Eau
PWR - BWR
Neutrons rapides Plutonium + Sodium
Surrégénateur Uranium
Filière
ASSEMBLAGE DU ASSEMBLAGE DU COMBUSTIBLECOMBUSTIBLE
AU CŒUR DE LA CENTRALE (CUVE)AU CŒUR DE LA CENTRALE (CUVE)
Jean-Charles ABBEÉnergies pour demain
RÉACTEUR NUCLÉAIRERÉACTEUR NUCLÉAIRE
PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D’UNE PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D’UNE CENTRALE NUCLEAIRECENTRALE NUCLEAIRE
Energie Energie NucléaireNucléaire
U 235U 235
RéacteurRéacteurnucléairenucléaire
GVGV
Vapeur/eauVapeur/eaucircuitcircuit
secondairesecondaire
TurbineTurbine
Energie Energie électriqueélectrique
EauEauCircuitCircuit
PrimairePrimaire
Energie Energie thermo-thermo-
dynamiquedynamique
Energie Energie calorifiquecalorifique
Energie Energie mécaniquemécanique
TurbineTurbine
AlternateurAlternateur
LE RÉACTEUR : UNE MACHINE THERMIQUELE RÉACTEUR : UNE MACHINE THERMIQUE
Barre de
pilotage
Barre de sécurité
Puissance Arrêt
Fonctionnement
CONTRÔLE DU FONCTIONNEMENT DU REACTEURCONTRÔLE DU FONCTIONNEMENT DU REACTEUR
BARRIERES ET CONTROLES DE BARRIERES ET CONTROLES DE SECURITESECURITE
Gaines de combustibleGaines de combustible
Cuve du réacteurCuve du réacteur
Enceinte du réacteurEnceinte du réacteur
Barres de sécuritéBarres de sécurité
Adjuvant à l’eau de refroidissementAdjuvant à l’eau de refroidissement
Coefficient de température négatifCoefficient de température négatif
Kyshtym (1957)
Three miles Island(1979)
77ACCIDENT MAJEURACCIDENT MAJEUR
66ACCIDENT GRAVEACCIDENT GRAVE
55ACCIDENT ENTRAINANT UNACCIDENT ENTRAINANT UN
RISQUE EN DEHORS DU SITERISQUE EN DEHORS DU SITE
44ACCIDENT N ’ENTRAINANT PASACCIDENT N ’ENTRAINANT PASDE RISQUE EN DEHORS DU SITEDE RISQUE EN DEHORS DU SITE
L ’échelle L ’échelle INESINES
Échelle Internationale des évènements Nucléaires
33INCIDENT GRAVEINCIDENT GRAVE
22INCIDENTINCIDENT
11ANOMALIEANOMALIEIN
CID
EN
TA
CC
IDE
NT
Tchernobyl (1986)
LA CENTRALE NUCLÉAIRE DE PALUELLA CENTRALE NUCLÉAIRE DE PALUEL
FORMATION DE PU 239. SURRÉGÉRATEURFORMATION DE PU 239. SURRÉGÉRATEUR
LA HAGUE : TRAITEMENT DU COMBUSTIBLELA HAGUE : TRAITEMENT DU COMBUSTIBLE
CYCLE DU COMBUSTIBLECYCLE DU COMBUSTIBLE
VOLUME DÉCHETS RADIOACTIFSVOLUME DÉCHETS RADIOACTIFS
STOCKAGE EN SURFACE DES DÉCHETS FMASTOCKAGE EN SURFACE DES DÉCHETS FMA
CENTRE DE STOCKAGE DE L’ CENTRE DE STOCKAGE DE L’ AUBEAUBE
MAQUETTE D’UN LABORATOIRE SOUTERRAINMAQUETTE D’UN LABORATOIRE SOUTERRAIN
LE NUCLÉAIRE EN FRANCELE NUCLÉAIRE EN FRANCE
Réacteur de 3 ième générationEPR : European Pressurized Reactor
Développement franco allemand des REP :
. Sécurité accrue
. Rendements améliorés (donc relativement moins de déchets)
. Durée de vie prolongée (Rentabilité accrue)
Réacteurs haute température (HTR)
Le PBMR anglo-saxon fonctionne à 900°C et les galets de combustible sont refroidis à l’hélium (sûreté accrue, puissance inférieure réacteurs classiques, moins de déchets, rentabilité inférieure)
Réacteur de 4 ième génération
Réacteur de 4 ième génération
Système à SELS FONDUS
FILIÈRE THORIUM. RÉACTEUR HYBRIDEFILIÈRE THORIUM. RÉACTEUR HYBRIDE
RÉACTEUR HYBRIDE : la spallationRÉACTEUR HYBRIDE : la spallation
RÉACTEUR HYBRIDE :Réactions sur le thoriumRÉACTEUR HYBRIDE :Réactions sur le thorium
FUSIONFUSION
LA FUSIONLA FUSION
Les 2 atomes de gauche ont la même Les 2 atomes de gauche ont la même somme de protons et de neutrons que somme de protons et de neutrons que l ’atome de droite, pourtant ils sont plus lourds!!!l ’atome de droite, pourtant ils sont plus lourds!!!
LA MASSE EN PLUS, C ’EST DELA MASSE EN PLUS, C ’EST DEL ’ENERGIE.L ’ENERGIE.
EXEMPLE PRATIQUEEXEMPLE PRATIQUE
++ ++
DeuteriumDeuterium TritiumTritium héliumhélium neutronneutron
++ ENERGIEENERGIE
La FUSIONLa FUSION
UNE APPLICATION DE L’ENERGIE NUCLÉAIREUNE APPLICATION DE L’ENERGIE NUCLÉAIRE
LE SOLEILLE SOLEIL
Diamètre: 1 392 530 kmsDiamètre: 1 392 530 kms
Vitesse: 216 km/sVitesse: 216 km/s
Energie rayonnante : 4 kW/cm²Energie rayonnante : 4 kW/cm²(9,7 *10 (9,7 *10 2323 kW) kW)
Température: Température: de 4500 à 14 millions de °Cde 4500 à 14 millions de °C
Distance:Distance:8 mn.lumière8 mn.lumière
Durée de vie:Durée de vie:5 milliards d ’années:géante 5 milliards d ’années:géante rouge puis naine blancherouge puis naine blanche
ITER : INTERNATIONAL THERMONUCLEAR ITER : INTERNATIONAL THERMONUCLEAR EXPERIMENTAL REACTOREXPERIMENTAL REACTOR
LES ENJEUX ENERGETIQUESLES ENJEUX ENERGETIQUES
• TECHNIQUES
• GÉO-POLITIQUES
• POLITIQUES
• ENVIRONNEMENTAUX
• ÉCONOMIQUES
• HUMANITAIRES
EVOLUTION DE LA POPULATION MONDIALEEVOLUTION DE LA POPULATION MONDIALE
ASPECTS ECONOMIQUESASPECTS ECONOMIQUES
REPARTITION DES CONSOMMATIONSREPARTITION DES CONSOMMATIONS
Jean-Charles ABBEÉnergies pour demain
Bilan énergétique mondial (%)
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
Pétro
le
Charb
on Gaz
Bois e
t Déc
hets
Nucléa
ire
Hydro
élect
ricité
Autre
s
Jean-Charles ABBEÉnergies pour demain
STRUCTURE DE LA CONSOMMATIONSTRUCTURE DE LA CONSOMMATION
• PÉTROLE 40%
• ÉLECTRICITÉ 35%
• GAZ 14%
• CHARBON 6%
• ÉNERGIE RENOUVELABLE 5%
PRODUCTION ENERGIE PRIMAIREPRODUCTION ENERGIE PRIMAIRE
PART DU NUCLEAIRE DANS LA PART DU NUCLEAIRE DANS LA PRODUCTION NATIONALE D’ELECTRICITEPRODUCTION NATIONALE D’ELECTRICITE
80%80%
70%70%
60%60%
50%50%
40%40%
30%30%
20%20%
10%10%
0%0%
LITUANIELITUANIEFRANCEFRANCE
BELGIQUEBELGIQUE
SUISSESUISSEJAPONJAPON
ALLEMAGNEALLEMAGNE
USAUSARUSSIERUSSIE
ITALIEITALIE
COUT DU KWh SELON LE MODE DE COUT DU KWh SELON LE MODE DE PRODUCTIONPRODUCTION
FIOULFIOUL CHARBONCHARBON NUCLEAIRENUCLEAIRE
64%64%79%79% 32%32%COMBUSTIBLECOMBUSTIBLE
EXPLOITATIONEXPLOITATION
INVESTISSEMENTINVESTISSEMENT
8%8%
13%13%
13%13%
23%23%
19%19%
49%49%
COUTCOUT DU MWh SELON LE MODE DE DU MWh SELON LE MODE DE PRODUCTIONPRODUCTION
CHARBONCHARBON 32 à 33,7 €32 à 33,7 €
NUCLEAIRENUCLEAIRE 28,4 €28,4 €
GAZGAZ 35 €35 €
Source : Direction Générale Energie et Matières Premières
Janvier 2004
ASPECTS ASPECTS ENVIRONNEMENTAUXENVIRONNEMENTAUX
Jean-Charles ABBEEnergies pour demain
EFFET DE SERREEFFET DE SERRE
PRODUCTION DE COPRODUCTION DE CO22
EMISSION DE COEMISSION DE CO22, PIB et POPULATION, PIB et POPULATION
EMISSION DE COEMISSION DE CO2 2 (TONNES DE C)(TONNES DE C)
Combustible
Eau refroidissement
Soufre (SO2)
Oxyde azote (NO2)
27 tonnes.2.3 millions de tonnes
1.5 million de tonnes
Oxygène3.4 milliards m3
4.2 milliards m3
0720 millions m3
950 millions m3
Rejets thermiques
1 100 millions m3
Eau refroidissement : 4 mlliards de kWh Eau refroidissement : 8 milliards de kWh
Cheminée : 2.4 milliards de kWh
Cheminée : 2.5 milliards de kWh
Eau de refroidissement + cheminée : 12.3 milliards de kWh
Activité4.107 Bq
4.109 Bq
4.1014 Bq
Déchets solidesnégligeable
250 000 tonnes
Déchets haute activité : 14 m3
0Gaz carbonique
3 milliards m3
2.4 milliards m3
91 000 tonnes41 000 tonnes
0
3.1 millions m3
9.6 millions m3
0
fuel Charbon Nucléaire
1 000 MW
AVANTAGESAVANTAGES
• Technologies éprouvées
• Minerais abondants et bien repartis sur le globe
• Pas de rejets de gaz à effet de serre
INCONVÉNIENTSINCONVÉNIENTS
• Gestion et devenir des déchets nucléaires
AVANTAGESAVANTAGES
• Technologies éprouvées
• Minerais abondants et bien repartis sur le globe
• Pas de rejets de gaz à effet de serre
INCONVÉNIENTSINCONVÉNIENTS
• Gestion et devenir des déchets nucléaires
NUCLÉAIRENUCLÉAIRE
• OBJECTIVES
- La demande énergétique ne pourra que croître dans le monde.
- Les enjeux environnementaux sont cruciaux.
- Problème grave et préoccupant
- Paramètres multiples et imbriqués
- Pas de solution miracle
- Décisions politiques majeures indispensables
CONCLUSIONSCONCLUSIONS
Jean-Charles ABBEÉnergies pour demain
•SUBJECTIVES
- Les énergies renouvelables doivent être développées maismais elles seront insuffisantes pour satisfaire la demande
- Les économies d’énergie sont à rechercher maismais leur effet restera limité
- Le « tout »nucléaire a vécu maismais son utilisation
reste pour une large part incontournable.
CONCLUSIONSCONCLUSIONS
« Gens de toute la France, exigez la transparence de vos industries et des décisions des pouvoirs publics. Exigez là, cette transparence, également des associations qui vous manipulent en agitant les spectres de l’angoisse et de l’apocalypse. Exigez un débat scientifique et médiatique sérieux, équilibré, éthique .. En attendant, protégez votre santé physique, morale et mentale contre tous ceux qui l’agressent vraiment, pas de manière imaginaire, amplifiée par la propagande, protégez votre travail, votre niveau de vie, seuls garants de votre liberté ».
Professeur Charles SOULEAU
Eolienne Centrale Nuc Nuc / éolien
Puissance (MW) 2.5 1 400 560
Rendement (%) 33 80
Puissance eff (MW) 0.8 1 100 1 375
Jean-Charles ABBE
Conséquences sanitaires de Tchernobyl (1996)Conséquences sanitaires de Tchernobyl (1996)
J.Cl.Nénot, Directeur de recherche à l ’IPSNJ.Cl.Nénot, Directeur de recherche à l ’IPSN
L ’accident de Tchernobyl est une L ’accident de Tchernobyl est une catastrophe énormecatastrophe énorme, mais , mais qui a fait et fera peu de victimesqui a fait et fera peu de victimes. Dix ans après l’accident, on . Dix ans après l’accident, on peut affirmer avec certitude que 31 personnes sont décédées peut affirmer avec certitude que 31 personnes sont décédées des suites directes de l’accident (sauveteurs), dont 28 des des suites directes de l’accident (sauveteurs), dont 28 des suites de l’irradiation, une de brûlure thermique, une de la suites de l’irradiation, une de brûlure thermique, une de la chute d’une dalle en ciment. En ce qui concerne les effets à chute d’une dalle en ciment. En ce qui concerne les effets à long terme des rayonnements, long terme des rayonnements, la seule conséquence qui ait la seule conséquence qui ait été mise en évidence est un excès de cancer de la thyroïdeété mise en évidence est un excès de cancer de la thyroïde chez l ’enfant. La conséquence principale, à savoir les effets chez l ’enfant. La conséquence principale, à savoir les effets psychologiques, est due à la catastrophe et non aux psychologiques, est due à la catastrophe et non aux rayonnements. A l’heure actuelle, on dénombre rayonnements. A l’heure actuelle, on dénombre 800 cas de 800 cas de cancers de la thyroïde chez les enfants, dont une dizaine ont cancers de la thyroïde chez les enfants, dont une dizaine ont entraîné le décèsentraîné le décès. Il pourrait y avoir quelques milliers de cas . Il pourrait y avoir quelques milliers de cas avec un taux de mortalité relativement faible (2 à 10%).avec un taux de mortalité relativement faible (2 à 10%).
Jean-Charles ABBE
60 Milliards Construction 26 milliards 2 Charges combustible 2 Fct 1986/2000 (1 M/an) 14 Démantèlement Post exploitation Retraitement combustible Charges financières 15 milliards COÛT DE CONSTRUCTION : 30 GF La moitié à la charge de la France ; coût entièrement supporté par cinq compagnies privées d'électricité (française, italienne, allemande, belge, hollandaise)
SUPERPHENIX / COÛTSUPERPHENIX / COÛT
De 86 (mise en route) à 1996 : 2 PROBLEMES TECHNI QUES* ARRET 2 ANS ATTENTE AUTORISATION 4,5 ANS FONCTIONNEMENT 4,5 ANS * DEFAUT SUR PARTI E ANNEXE
(Barillet stockage du combustible usé) * RENTREE D'AIR DANS SODIUM - 6 mois pour la purification - 4 ans 1/2 pour le redémarrage
SUPERPHENIX : FONCTIONNEMENTSUPERPHENIX : FONCTIONNEMENT
Énergie Nucléaire Jean-Charles ABBE