Au milieu du XXe siècle, les meilleurs esprits de l'humanité ont travaillé dur sur deux tâches à la fois: sur la création d'une bombe atomique, et aussi sur la façon d'utiliser l'énergie de l'atome à des fins pacifiques. C'est ainsi qu'apparaissent les premières centrales nucléaires au monde. Quel est le principe de fonctionnement d'une centrale nucléaire ? Et où dans le monde se trouvent les plus grandes de ces centrales électriques ?
Histoire et caractéristiques de l'énergie nucléaire
"L'énergie est à la tête de tout" - c'est ainsi que l'on peut paraphraser un proverbe bien connu, compte tenu des réalités objectives du 21ème siècle. À chaque nouveau cycle de progrès technologique, l'humanité en a besoin de plus en plus. Aujourd'hui, l'énergie de "l'atome pacifique" est activement utilisée dans l'économie et la production, et pas seulement dans le secteur de l'énergie.
L'électricité produite par les centrales dites nucléaires (qui fonctionnent selon un principe très simple) est largement utilisée dans l'industrie, l'exploration spatiale, la médecine et l'agriculture.
L'énergie nucléaire est une branche de l'industrie lourde qui extrait la chaleur et l'électricité de l'énergie cinétique de l'atome.
Quand sont-ils apparusles premières centrales nucléaires ? Les scientifiques soviétiques ont étudié le principe de fonctionnement de telles centrales dans les années 40. Soit dit en passant, en parallèle, ils ont également inventé la première bombe atomique. Ainsi, l'atome était à la fois "pacifique" et mortel.
En 1948, I. V. Kurchatov a suggéré que le gouvernement soviétique commence à mener des travaux directs sur l'extraction de l'énergie atomique. Deux ans plus tard, en Union soviétique (dans la ville d'Obninsk, région de Kaluga), la construction de la toute première centrale nucléaire de la planète a commencé.
Le principe de fonctionnement de toutes les centrales nucléaires est similaire, et il n'est pas du tout difficile de le comprendre. Cela sera discuté plus loin.
NPP: principe de fonctionnement (photo et description)
Le travail de toute centrale nucléaire est basé sur une puissante réaction qui se produit lors de la fission du noyau d'un atome. Les atomes d'uranium 235 ou de plutonium sont le plus souvent impliqués dans ce processus. Le noyau des atomes divise le neutron qui y pénètre de l'extérieur. Dans ce cas, de nouveaux neutrons sont produits, ainsi que des fragments de fission, qui ont une énorme énergie cinétique. Cette énergie est justement le produit principal et clé de toute centrale nucléaire
C'est ainsi que l'on peut décrire le principe de fonctionnement d'un réacteur de centrale nucléaire. Sur la photo suivante, vous pouvez voir à quoi il ressemble de l'intérieur.
Il existe trois principaux types de réacteurs nucléaires:
- réacteur à canal haute puissance (en abrégé RBMK);
- réacteur à eau sous pression (VVER);
- réacteur à neutrons rapides (FN).
Séparément, il convient de décrire le principe de fonctionnement des centrales nucléaires dans leur ensemble. Comment cela fonctionne sera discuté.dans le prochain article.
Principe de fonctionnement NPP (schéma)
La centrale nucléaire fonctionne dans certaines conditions et selon des modes strictement définis. Outre un réacteur nucléaire (un ou plusieurs), la structure d'une centrale nucléaire comprend d'autres systèmes, des installations spéciales et du personnel hautement qualifié. Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ? Il peut être brièvement décrit comme suit.
L'élément principal de toute centrale nucléaire est un réacteur nucléaire, dans lequel se déroulent tous les processus principaux. Nous avons écrit sur ce qui se passe dans le réacteur dans la section précédente. Du combustible nucléaire (généralement le plus souvent de l'uranium) sous forme de petites pastilles noires est introduit dans cet immense chaudron.
L'énergie libérée lors des réactions qui se déroulent dans un réacteur nucléaire est convertie en chaleur et transférée au fluide caloporteur (généralement de l'eau). Il convient de noter qu'au cours de ce processus, le liquide de refroidissement reçoit également une certaine dose de rayonnement.
De plus, la chaleur du liquide de refroidissement est transférée à l'eau ordinaire (via des dispositifs spéciaux - échangeurs de chaleur), qui bout en conséquence. La vapeur d'eau qui en résulte entraîne la turbine. Un générateur est relié à ce dernier, qui génère de l'énergie électrique.
Ainsi, selon le principe de fonctionnement d'une centrale nucléaire, il s'agit de la même centrale thermique. La seule différence est la façon dont la vapeur est produite.
Géographie du nucléaire
Les cinq premiers pays producteurs d'énergie nucléaire sont les suivants:
- États-Unis.
- France.
- Japon.
- Russie.
- Corée du Sud.
Dans le même temps, les États-Unis d'Amérique, générant environ 864 milliards de kWh par an, produisent jusqu'à 20 % de l'électricité mondiale.
Au total, 31 États dans le monde exploitent des centrales nucléaires. De tous les continents de la planète, seuls deux (l'Antarctique et l'Australie) sont totalement exempts d'énergie nucléaire.
Aujourd'hui, il y a 388 réacteurs nucléaires en activité dans le monde. Certes, 45 d'entre eux n'ont pas produit d'électricité depuis un an et demi. La plupart des réacteurs nucléaires sont situés au Japon et aux États-Unis. Leur géographie complète est présentée sur la carte suivante. Les pays avec des réacteurs nucléaires en fonctionnement sont marqués en vert, leur nombre total dans un état particulier est également indiqué.
Développement de l'énergie nucléaire dans différents pays
En général, à partir de 2014, il y a eu un déclin général du développement de l'énergie nucléaire. Les leaders dans la construction de nouveaux réacteurs nucléaires sont trois pays: la Russie, l'Inde et la Chine. En outre, un certain nombre d'États qui n'ont pas de centrales nucléaires envisagent d'en construire dans un proche avenir. Il s'agit notamment du Kazakhstan, de la Mongolie, de l'Indonésie, de l'Arabie saoudite et de plusieurs pays d'Afrique du Nord.
D'autre part, un certain nombre d'États se sont engagés dans une réduction progressive du nombre de centrales nucléaires. Il s'agit notamment de l'Allemagne, de la Belgique et de la Suisse. Et dans certains pays (Italie, Autriche, Danemark, Uruguay) le nucléaire est interdit au niveau législatif.
Principaux problèmes du nucléaire
Il existe un problème environnemental important associé au développement de l'énergie nucléaire. C'est ce qu'on appelle la pollution thermique de l'environnement. Ainsi, selon de nombreux experts, les centrales nucléaires émettent plus de chaleur que les centrales thermiques de même capacité. La pollution des eaux thermales est particulièrement dangereuse, car elle perturbe les conditions naturelles de vie des organismes biologiques et entraîne la mort de nombreuses espèces de poissons.
Une autre question brûlante liée à l'énergie nucléaire concerne la sûreté nucléaire en général. Pour la première fois, l'humanité a sérieusement réfléchi à ce problème après la catastrophe de Tchernobyl en 1986. Le principe de fonctionnement de la centrale nucléaire de Tchernobyl n'était pas très différent de celui des autres centrales nucléaires. Cependant, cela ne l'a pas sauvée d'un accident majeur et grave, qui a entraîné des conséquences très graves pour toute l'Europe de l'Est.
De plus, le danger de l'énergie nucléaire ne se limite pas aux éventuels accidents d'origine humaine. Ainsi, de gros problèmes se posent avec l'élimination des déchets nucléaires.
Avantages du nucléaire
Néanmoins, les partisans du développement de l'énergie nucléaire citent également les avantages évidents des centrales nucléaires. Ainsi, en particulier, l'Association nucléaire mondiale a récemment publié son rapport avec des données très intéressantes. Selon lui, le nombre de victimes humaines accompagnant la production d'un gigawatt d'électricité dans les centrales nucléaires est 43 fois inférieur à celui des centrales thermiques traditionnelles.
Il existe d'autres avantages tout aussi importants. A savoir:
- production d'électricité bon marché;
- propreté environnementale de l'énergie nucléaire (à l'exception de la pollution des eaux thermales);
- manque de référence géographique stricte des centrales nucléaires aux grandes sources de combustible.
Au lieu d'une conclusion
En 1950, la première centrale nucléaire au monde a été construite. Le principe de fonctionnement des centrales nucléaires est la fission d'un atome à l'aide d'un neutron. Ce processus libère une énorme quantité d'énergie.
Il semblerait que l'énergie nucléaire soit une aubaine exceptionnelle pour l'humanité. Cependant, l'histoire a prouvé le contraire. En particulier, deux tragédies majeures - l'accident de la centrale nucléaire soviétique de Tchernobyl en 1986 et l'accident de la centrale japonaise de Fukushima-1 en 2011 - ont démontré le danger que représente l'atome "pacifique". Et de nombreux pays du monde ont commencé aujourd'hui à réfléchir au rejet partiel ou même complet de l'énergie nucléaire.
