Table des matières. dans le domaine de l énergétique... 33

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Julie Monette
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1 Table des matières Partie I. Qu est-ce que l énergie?...1 Chapitre 1. L émergence du concept d énergie...3 Chapitre 2. Notion classique d énergie Travail et énergie Énergie libre et énergie stockée Les formes d énergie libre Les principales formes d énergie stockée Qu est-ce que la chaleur? Qu est-ce que le rayonnement? Qu est-ce que l électricité? Chapitre 3. Notion d énergie dans la physique moderne Les quatre interactions fondamentales L organisation de la matière L antimatière...16 Chapitre 4. Transformations de l énergie Transformations des formes d énergie libre Libération de l énergie stockée Stockage de l énergie Quelques ordres de grandeur Sources d énergie...21 Chapitre 5. Conservation de l énergie (premier principe de la thermodynamique) La thermodynamique Le premier principe de la thermodynamique Quelques notions résultant du premier principe...26 Chapitre 6. Irréversibilité des transformations de l énergie (deuxième principe de la thermodynamique) Caractère général d une machine thermique Notion de température absolue Notion d entropie...31 Chapitre 7. Grandeurs et unités utilisées dans le domaine de l énergétique Généralités Notation des multiples et sous-multiples Unités de base du système international...35

2 x Table des matières 7.4. Principales unités Quelques constantes physiques utiles en énergétique Partie II. Production et consommation d énergie...37 Chapitre 8. Système énergétique Énergies primaires Énergies secondaires Énergies finales Énergies utiles Chaîne énergétique...45 Chapitre 9. Comptabilité énergétique Équivalences énergétiques Systèmes d équivalences énergétiques Bilans énergétiques Chapitre 10. Ressources énergétiques : réserves et potentialités Critères de classification des réserves épuisables Classification des réserves et ressources d hydrocarbures Classification des réserves et ressources d uranium Réserves de combustibles minéraux solides Réserves de pétrole Réserves de gaz naturel Réserves et ressources d uranium Comparaison des réserves prouvées des énergies épuisables Inventaire des sources d énergies renouvelables Potentiel réalisable des énergies renouvelables Chapitre 11. Production des énergies primaires Production de combustibles minéraux solides Production de pétrole Production de gaz naturel Production d uranium naturel Production d électricité d origine nucléaire Production des énergies renouvelables Bilan mondial des productions d énergies primaires Évolution de la production d énergies primaires en France...82 Chapitre 12. Transport et stockage des énergies primaires Charbon Pétrole Gaz naturel Uranium naturel Chapitre 13. Consommation de l énergie Approvisionnement énergétique et bilan de conversion...89

3 Table de matières xi Consommation finale d énergie Évolution passée de la consommation mondiale d énergie...93 Chapitre 14. Économies d énergie Raisons incitatives Moyens mis en œuvre Limitations Économies d énergie réalisées...97 Chapitre 15. Marchés et prix de l énergie Aspects généraux Notions élémentaires et terminologie Marché du pétrole Marché du gaz naturel Marché du charbon Marché de l uranium Chapitre 16. Indicateurs énergétiques Consommation d énergie par habitant Élasticité énergétique Intensité énergétique Indice d efficacité énergétique Taux d indépendance énergétique Facture énergétique Intensité CO Partie III. Énergie électrique Chapitre 17. Spécificité de l électricité et système électrique Avantages de l électricité Système électrique Ajustement de la puissance à la demande Chapitre 18. Réseaux électriques Catégories de réseaux et principes généraux Structure des réseaux Réglage et protection des réseaux Conduite du système électrique Interconnexions électriques internationales Chapitre 19. Production d électricité Modes de production d électricité Puissance électrique installée dans le monde Production totale d électricité dans le monde Production d électricité d origine nucléaire dans le monde Puissance et production électrique en France Chapitre 20. Stockage de l électricité Procédés et fonctions du stockage de l électricité Technologies du stockage de l électricité...158

4 xii Table des matières Chapitre 21. Demande et consommation d électricité Usages de l électricité Bilan électrique Indicateurs de la consommation d électricité Analyse sectorielle de la consommation d électricité Prévision de la demande d électricité Chapitre 22. Économie de la production d électricité Méthode d évaluation économique Données économiques Coûts externes Compétitivité Chapitre 23. Prix et marché de l électricité Secteur électrique avant déréglementation Mutations du secteur électrique Incertitudes sur les prix et les investissements du secteur électrique Partie IV. Principes physiques de l énergie nucléaire Chapitre 24. Structure et énergie de liaison des noyaux atomiques Particules élémentaires et interactions fondamentales Structure des atomes et des noyaux Stabilité et énergie de liaison des noyaux Molécules, cristaux et matière à l échelle macroscopique Chapitre 25. Radioactivité et réactions nucléaires Qu est-ce que la radioactivité? Principaux modes de décroissance radioactive Loi de la radioactivité Activité radioactive Quelques exemples de noyaux radioactifs Réactions nucléaires Exemples de réactions nucléaires Chapitre 26. Réactions nucléaires utilisées en énergétique Recherche de réactions nucléaires énergétiques Principe de l énergie de fission Les applications de la fission Produits et sous-produits de la fission Principe de l énergie de fusion Quelques réactions de fusion envisageables Principe de l énergie thermonucléaire Deux voies pour une production d énergie thermonucléaire La voie de la fusion magnétique

5 Table de matières xiii La voie de la fusion inertielle Les réactions de spallation Réacteurs hybrides Chapitre 27. Éléments de physique des réacteurs à fission Facteur de multiplication Comment atteindre le facteur de multiplication souhaité? Réacteurs à neutrons rapides et réacteurs à neutrons thermiques Le risque d absorption résonnante des neutrons Les principaux modérateurs Les principaux caloporteurs Les atouts des réacteurs à neutrons rapides Cinétique des réacteurs Effets de température Empoisonnement par les produits de fission Évolution des noyaux lourds et de la réactivité Pilotage des réacteurs Gestion des réacteurs Partie V. Techniques nucléaires Chapitre 28. Aperçu historique Les premières «piles atomiques» Les réacteurs d Oklo Les années de guerre La pile de Fermi Le développement de l énergie nucléaire La situation actuelle Chapitre 29. Les principales filières actuelles Généralités Réacteurs à eau sous pression Réacteurs navals Réacteurs à eau bouillante Réacteurs à eau lourde Réacteurs à graphite et uranium naturel (UNGG) Réacteurs RBMK Réacteurs HTR Réacteurs à neutrons rapides Chapitre 30. Perspectives Introduction Le réacteur EPR Recyclage du plutonium et projet APA L amplificateur d énergie Le forum Génération IV Conclusion...297

6 xiv Table des matières Partie VI. Cycle du combustible nucléaire Chapitre 31. Généralités Le combustible nucléaire Pourquoi parler de «cycle»? La problématique du plutonium Les besoins français en ce qui concerne le cycle du combustible Chapitre 32. Extraction de l uranium Chapitre 33. Conversion, enrichissement, fabrication du combustible Conversion en hexafluorure et enrichissement Conversion en oxyde et fabrication Le recyclage civil des matières militaires Annexe : définition du travail de séparation isotopique Chapitre 34. Aval du cycle Entreposage pour refroidissement Retraitement Conclusions Chapitre 35. Recyclage du plutonium dans les réacteurs à eau Masses et composition isotopique du plutonium Comment recycler le plutonium? Peut-on recycler plusieurs fois le plutonium? Partie VII. Aspects sanitaires et environnementaux de l énergie nucléaire Chapitre 36. Effets des rayonnements ionisants Définition des rayonnements ionisants Sources de rayonnements liés à l énergie nucléaire Interactions des rayonnements avec la matière Effets des rayonnements sur la matière inerte Effets des rayonnements sur la matière vivante Grandeurs et unités de la radioprotection Chapitre 37. Éléments de radioprotection Principes et réglementation en matière de radioprotection Radioprotection opérationnelle pour les travailleurs Radioprotection opérationnelle pour le public Transport des matières radioactives et gestion des déchets Chapitre 38. Effets sur l environnement de l énergie nucléaire Effluents radioactifs Pollution thermique Gaz à effet de serre Chapitre 39. Problématique des déchets nucléaires Notion de radiotoxicité Principaux types de déchets nucléaires

7 Table de matières xv Gestion actuelle des déchets nucléaires Axes de recherche et perspectives Chapitre 40. Risques spécifiques à l énergie nucléaire Types d installations nucléaires et risques associés Le risque de criticité (hors réacteurs) Le risque d accident de réacteur Principes de sûreté nucléaire Analyse de la sûreté nucléaire Organisation de la sûreté nucléaire Sécurité physique : sécurité des matières, installations et transports Partie VIII. Conclusions Conclusions Partie IX. Annexes A1. Principales unités A2. Quelques constantes physiques utiles en énergétique A3. Détail des exemples numériques de la partie I Index Bibliographie

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