Voir la source de Centrale nucléaire

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<onlyinclude>Les '''centrales nucléaires''' sont un type de [[centrale électrique|centrales électriques]] qui utilisent le processus de [[fission nucléaire]] pour [[production de l'électricité|produire de l'électricité]]. Pour ce faire, elles utilisent des [[réacteur nucléaire|réacteurs nucléaires]] en combinaison avec le [[cycle de Rankine]], où la [[chaleur]] générée par le réacteur transforme l'eau en [[vapeur]], qui fait tourner une [[turbine]] et un [[générateur]].</onlyinclude> L'[[énergie nucléaire]] fournit au monde environ 11 % de son [[électricité]] totale, les principaux producteurs étant les États-Unis et la France.<ref>IEA (2014), "World energy balances", ''IEA World Energy Statistics and Balances'' (database). DOI: http://dx.doi.org.ezproxy.lib.ucalgary.ca/10.1787/data-00512-en
(Accessed February 2015)</ref> 

[[File:darlington.jpg|800px|thumb|center|Figure 1. La centrale nucléaire de Darlington, en Ontario, produit de l'électricité grâce à quatre réacteurs CANDU de 878 [[mégawatts électrique|MW]].<ref>Wikimedia Commons [Online], Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/58/Darlington_Nuclear_Generating_Station_panorama2.jpg</ref>]]

Hormis la source de [[chaleur]], les centrales nucléaires sont très similaires aux [[centrale à charbon|centrales à charbon]]. Toutefois, elles nécessitent des mesures de sécurité différentes, car le [[combustible nucléaire]] a des propriétés très différentes de celles du [[charbon]] ou d'autres [[combustibles fossiles]]. Elles obtiennent leur [[puissance thermique]] en divisant les [[noyaux]] des [[atome]]s dans le cœur de leur réacteur, l'[[uranium]] étant le choix dominant de [[combustible]] dans le monde actuel. Le [[thorium]] peut également être utilisé dans la production d'énergie nucléaire, mais il n'est pas utilisé couramment. Vous trouverez ci-dessous le fonctionnement de base d'un [[réacteur à eau bouillante|centrale à eau bouillante]], qui montre les nombreux composants d'une centrale électrique, ainsi que la [[production de l'électricité|génération d'électricité]]. 

[[File:BoilingWaterReactor.gif|800px|center|thumb|Figure 2. Un réacteur nucléaire à eau bouillante combiné au cycle de Rankine constitue la base d'une centrale nucléaire.<ref>NRC. (June 25 2015). ''Boiling Water Reactor'' [Online], Available: http://www.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/students/animated-bwr.html</ref>]]

==Composants et fonctionnement==

===Réacteur nucléaire===
:''[[Réacteur nucléaire|page principale]]''

Le réacteur est un élément clé d'une centrale électrique, car il contient le combustible et sa [[réaction nucléaire en chaîne]], ainsi que tous les [[déchet nucléaire|déchets nucléaires]] produits. Le réacteur est la source de chaleur de la centrale, tout comme la [[chaudière]] l'est pour une centrale au [[charbon]]. L'uranium est le principal [[combustible nucléaire]] utilisé dans les réacteurs nucléaires, et ce sont ses réactions de fission qui produisent la chaleur dans un réacteur. Cette chaleur est ensuite transférée au liquide de refroidissement du réacteur, qui fournit de la chaleur aux autres parties de la centrale nucléaire.

Outre leur utilisation pour la production d'électricité, il existe d'autres types de réacteurs nucléaires qui sont utilisés pour la fabrication de plutonium, la propulsion de navires, d'avions et de satellites, ainsi qu'à des fins de recherche et de médecine.<ref name=ine>J.R. Lamarsh and A.J. Baratta, "Non-Nuclear Components of Nuclear Power Plants" in ''Introduction to Nuclear Engineering'', 3rd ed., Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 2001, ch.4, sec.3, pp. 129-133</ref> La centrale englobe non seulement le réacteur, mais aussi les tours de refroidissement, les turbines, les générateurs et divers systèmes de sécurité. Le réacteur est ce qui le différencie des autres [[machine thermique externe|machines thermiques externes]].

===Production de vapeur===

La production de [[vapeur]] est commune à toutes les centrales nucléaires, mais la manière dont elle est réalisée varie énormément. [[File:steamyturb.jpg|200px|thumb|Figure 3. Turbine à vapeur dans une centrale électrique.<ref>wikimedia Commons [Online], Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/79/Dampfturbine_Montage01.jpg</ref>]]
Les centrales électriques les plus courantes dans le monde utilisent des [[réacteur à eau pressurisée|réacteurs à eau pressurisée]], qui utilisent deux boucles d'eau en circuit fermé pour produire de la vapeur.<ref name=wna>World Nuclear Association. (June 30 2015). ''Nuclear Power Reactors'' [Online], Available: http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Power-Reactors/Nuclear-Power-Reactors/</ref> La première boucle achemine de l'eau [[liquide]] extrêmement chaude vers un [[échangeur de chaleur]], où circule de l'eau à plus basse pression. Elle se réchauffe alors et [[point d'ébullition|bouillit]] en vapeur, et peut ensuite être envoyée dans la section turbine.

Les réacteurs à eau bouillante, qui sont les deuxièmes réacteurs les plus courants pour la production d'électricité, transforment directement l'eau du cœur en vapeur, comme le montre la figure 2.<ref name=wna/>

===Turbine et générateur===
[[File:coolingtowar.jpg|200px|thumb|Figure 4. Deux tours de refroidissement d'une centrale nucléaire.<ref>Michael Kappel on Flickr [Online], Available: https://www.flickr.com/photos/m-i-k-e/6541544889</ref>]]

Une fois la vapeur produite, elle se déplace à haute [[pression]] et [[vitesse]] à travers une ou plusieurs [[turbine]]s. Celles-ci atteignent des vitesses extrêmement élevées, ce qui entraîne une perte d'[[énergie]] de la vapeur, qui se condense alors en l'[[eau]] [[liquide]] plus froide. La rotation des turbines est utilisée pour faire tourner un [[générateur]] électrique, qui produit de l'électricité qui est envoyée sur le [[réseau électrique]].<ref name=ine2>J.R. Lamarsh and A.J. Baratta, "Power Reactors and Nuclear Steam Supply Systems" in ''Introduction to Nuclear Engineering'', 3rd ed., Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 2001, ch.4, sec.5, pp. 136-185</ref>

===Tours de refroidissement===

Le symbole le plus emblématique d'une centrale nucléaire est sans doute celui des tours de refroidissement, illustrées à la figure 4. Elles servent à rejeter la [[chaleur perdue]] dans l'[[atmosphère]] par le transfert de chaleur de l'eau chaude (de la section turbine) vers l'[[air]] extérieur plus froid.<ref name=ine/>  HL'eau chaude se refroidit au contact de l'air et une petite partie, environ 2 %, s'évapore et remonte par le haut. De plus, ces installations ne rejettent pas de [[dioxyde de carbone]] - le principal [[gaz à effet de serre]] qui contribue au [[changement climatique]]. Cliquez [https://www.youtube.com/watch?v=xKzenFW0ZIg ici] pour voir comment fonctionne une tour de refroidissement.

De nombreuses centrales nucléaires se contentent de déverser la chaleur résiduelle dans une rivière, un lac ou un océan au lieu de disposer de tours de refroidissement. De nombreuses autres centrales électriques, comme les [[centrale au charbon|centrales au charbon]], disposent également de tours de refroidissement ou de ces grands plans d'eau. Cette similitude existe parce que le [[thermodynamique|processus de transformation de la chaleur en électricité]] est presque identique entre les centrales nucléaires et les centrales au charbon.

==Rendement==

Le [[rendement]] d'une centrale nucléaire est déterminé de la même manière que pour les autres [[machine thermique|machines thermiques]], puisque, techniquement, la centrale est un grand machine thermique. La quantité d'[[énergie électrique]] produite pour chaque unité d'[[énergie thermique]] donne à la centrale son [[rendement thermique]], et en raison de la [[deuxième loi de la thermodynamique]], il existe une limite supérieure au rendement de ces centrales. 

Les centrales nucléaires typiques atteignent des rendements d'environ 33-37 %, comparables à ceux des centrales à combustibles fossiles. Des [[température]]s plus élevées et des conceptions plus modernes comme les [[réacteurs nucléaires de génération IV]] pourraient potentiellement atteindre une efficacité supérieure à 45 %.<ref name=wna/> 

==En savoir plus==

Veuillez consulter les pages suivantes pour obtenir de plus amples informations sur la science nucléaire et son rôle dans l'industrie énergétique.
*[[Uranium]]
*[[Réacteur nucléaire]]
*[[Énergie nucléaire]]
*[[Fission nucléaire]]
*[[Cycle du combustible nucléaire]]
*[[Déchets nucléaires]]
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==Références==
{{reflist}}
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