Une petite histoire du nucléaire.

En attendant la guerre nucléaire qui s’annonce, il est opportun d’en connaitre un peu plus sur le fonctionnement de l’énergie nucléaire.

Comme le rappelle Bill Bryson dans son livre « une histoire de tout ou presque » :

« Richard Feynman, le grand physicien de Caltech, fit observer un jour que si l’on devait réduire l’histoire scientifique à une seule affirmation fondamentale, ce serait : « Tout est formé d’atomes ». Ils sont partout et constituent toute chose. Regardez autour de vous : tout n’est qu’atomes. Pas seulement les choses solides comme les murs, les tables ou les canapés, mais l’air qui les sépare. Et ce en une quantité que vous ne pouvez absolument pas vous représenter ».

En effet, la taille d'un atome est de l'ordre de 10^-10 mètre et sa masse de l'ordre de 10^-26 kilogramme.

Un atome est composé d’un noyau formé de protons et de neutrons avec, pour schématiser, des électrons qui « gravitent » autour.

 

Lorsque l’on parle d’énergie nucléaire, on parle de l’énergie libérée lors de l’interaction entre un noyau atomique et une autre particule ou un autre noyau atomique.

Les centrales nucléaires créent ainsi de l’énergie par la fission de ces atomes (contrairement à la fusion qui devrait remplacer cette méthode dans les centrales nouvelles générations).

En gros cela consiste à « casser » des noyaux d’atomes dit lourds (avec beaucoup de neutrons et de protons) pour produire de l’énergie sous forme de chaleur.

En pratique on balance des neutrons sur des noyaux d’Uranium enrichis.

L’équilibre atomique du noyau s’en retrouve modifié et se scinde en éjectant plusieurs neutrons qui vont rencontrer à leur tour plusieurs autres noyaux et ainsi de suite. C’est ce que l’on appelle une « réaction en chaine ».

La somme des masses du résultat de la fission est inférieure à la masse du noyau d’origine, la masse manquante a été transformée en énergie sous forme de chaleur.

Cette réaction en chaine doit être maîtrisée car dans le cas contraire…

Ainsi, pour contrôler cette réaction en chaine, on utilise des matériaux stables comme le bore ou le cadmium en forme de barres qui vont capturer le surplus de neutrons.

Mais la chaleur produite ne permet pas encore de produire de l’électricité, elle va permettre de chauffer l’eau des réacteurs et produire de la vapeur qui entraînera une turbine qui produit l’électricité.

Les principaux inconvénients (et non les moindres) sont les déchets produits :

• les déchets issus de la fission,
• les résidus des mines d’Uranium,
• les sous produits de l’enrichissement de l’Uranium,
• les structures métalliques des barres d’Uranium,
• les déchets d’exploitations (gants, combinaisons,…),
• les 1/5 de matériaux irradiés d’une centrale.
  
  
  

Ces déchets ont une durée de radioactivité très longue et sont classés en 3 catégories :

• A – faible activité et faible durée de vie
• B – faible activité et longue durée de vie
• C – Haute activité et longue durée de vie

Les déchets de catégorie A doivent être isolés pendant 300 ans. Pour les catégories B et C en revanche, il faut plusieurs dizaines de milliers d’années.

Depuis 70 ans, la seule industrie française du nucléaire a produit plus d’1 460 000 m³ de déchets radioactifs ce qui équivaut à près de 390 piscines olympiques et à 2 kg par an et par habitant.

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Le nucléaire c’est aussi la fusion et là c’est l’inverse, on assemble 2 noyaux atomiques légers pour en créer un plus lourd. Dans ce cas également la masse du résultat de la fusion est plus faible que la masse de ses deux composants. La masse manquante a également été transformée en énergie sous forme de chaleur. 

 La fusion est beaucoup plus efficace que la fission car là où cette dernière produit avec un gramme d’uranium, plusieurs tonnes de charbon, la fusion en produit 3 à 4 fois plus.

Autre avantage, les combustibles de fusion sont universellement disponibles et quasiment inépuisables. Le deutérium peut être obtenu à partir de l'eau ; le tritium sera produit pendant la réaction de fusion lorsque les neutrons issus de la fusion des noyaux interagiront avec le lithium des modules placés dans la chambre à vide.

La fusion ne génère pas de dioxyde de carbone ou d'autres gaz à effet de serre.

Mais surtout, la fusion nucléaire ne produit pas de déchets radioactifs de haute activité à vie longue (catégorie C).

Le principal souci c’est qu’il faut accélérer suffisamment les atomes pour qu’ils fusionnent. Or, pour accélérer un atome, il faut le chauffer à une température de 150 millions de degrés Celsius. 

A cette température, les électrons sont arrachés des atomes et la matière forme un plasma ionisé. Comme aucun matériau ne peut supporter une telle chaleur, les atomes ionisés sont contenus dans des champs magnétiques générés par des supraconducteurs.

Mais vous l’aurez compris, tout cela consomme énormément d’énergie pour fusionner les atomes et les centrales utilisant la fusion consomment encore, plus d’énergie qu’elles n’en produisent.

En plus la fusion libère également des neutrons très énergétiques qui ne peuvent pas être confinés par les champs magnétiques (vu qu’ils sont par définition neutres) et ils dégradent les installations du réacteur (et tout le monde a encore en tête Fukushima voire Tchernobyl).
Or, déjà que pour les centrales à fission le coût de leur entretien est astronomique, cela ne laisse rien présager de très rentable.

Bon après toutes ces explications, vous reprendrez bien un petit champignon ?

Allez, petit cadeau en bonus, l'excellente vidéo du Defakator :