Electricité : Centrale nucléaire

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Jean-Noël René
il y a 6 ans
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1 Electricité : Centrale nucléaire Consigne : En suivant les points ci-dessous, présentez le fonctionnement d une centrale nucléaire (uranium) pour produire de l électricité. Le comparer à celui d une centrale thermique à flamme. Basez-vous uniquement sur le cours et sur les informations extraites des documents joints à ce dossier. 1. Présentation devant la classe (12 janvier 2018) A l aide de quelques diapositives, présentez à vos camarades : - un schéma expliquant le fonctionnement de l installation - la chaîne énergétique - le type de ressource primaire utilisé - les avantages et les inconvénients de votre technique - les évolutions possibles Avantages et inconvénients pourront prendre en compte les aspects suivants : efficacité énergétique, transport, pollution, disponibilité des ressources, N oubliez pas d utiliser la comparaison pour donner plus de force à votre présentation. Pas besoin ici de citer vos sources. Celle-ci ne devra pas dépasser 6 minutes. 2. Commentaire argumenté Dans un texte à rendre le jour de la présentation, présentez votre technique en présentant les mêmes points que dans la présentation. Votre commentaire argumenté devra contenir : a. Une introduction L introduction commence par une phrase d ouverture présentant la thématique (ici : énergie dans la production d électricité) puis présente votre problématique. Selon la consigne, votre texte est orienté. b. Corps de texte Le corps de texte est séparé en parties distinctes (des titres de parties ne sont pas nécessaires). Chaque partie aborde un aspect différent. Généralement, dans ce type de sujet, il s agit des parties suivantes : présentation du fonctionnement, aspect économique, écologique et sanitaire/humain, les aspects économiques, écologiques et sanitaires/humains étant les axes du développement durable. Vous utiliserez des arguments chiffrés et situés en citant les documents ou les sources d où ils proviennent : Selon la FAO, comme nous le montre le document 2, d après EDF,

2 Mauvaise présentation de chiffres Le rendement énergétique est de 0.3. Bonne présentation de chiffres Le rendement énergétique du nucléaire (0.3) est deux fois plus élevé que celui de centrale thermique à Charbon (0.15). Le coût est de 0.3ct par litres. Selon EDF, les coûts en 2013 étaient de 0.3ct/L. c. Conclusion La conclusion présentant brièvement une réponse à votre problématique. d. Remarques générales : On attend de vous un texte correspondant à la consigne. Il ne s agit pas de nous donner votre avis personnel. Attention à utiliser un vocabulaire approprié et à ne pas tomber dans le piège des lieux communs. Organisez votre discours. Mauvaise formulation Le solaire est bon pour la planète. Je pense que l énergie nucléaire est mauvaise. Bonne formulation L utilisation d énergie solaire produit 15x moins de G.E.S que celle du charbon. Elle est donc peu polluante. L utilisation du nucléaire produit des déchets radioactifs. Par ailleurs, les risques d accidents nucléaires ne peuvent être évités. Par conséquent, l utilisation d énergie nucléaire représente un risque sanitaire et environnemental.

Le Pelamis (750 kw) : récupération de l énergie houlomotrice. 3. LE NUCLÉAIRE Sciences Les centrales nucléaires utilisent une ressource dite «FISSILE» : l uranium 235.

Seul le noyau d uranium 235 est fissile : l atome d uranium se scinde en deux (fission nucléaire) en dégageant de la chaleur.

Pour être exploitable dans une centrale électrique nucléaire, la proportion d uranium 235 dans l uranium doit se situer entre 3 et 5 %.

L enrichissement est une opération difficile car les isotopes ont quasiment les mêmes propriétés chimiques. Il peut s appuyer sur une technique de centrifugation.

De plus, de telles centrales font appellent à une technologie avancée et en cas d accident, les conséquences sur l environnement peuvent être dramatiques.

Uranium Rappels Isotope : deux noyaux sont isotopes s ils ont le même numéro atomique mais des nombres de nucléons différents.

3 Le Pelamis (750 kw) : récupération de l énergie houlomotrice. 3. LE NUCLÉAIRE Sciences Les centrales nucléaires utilisent une ressource dite «FISSILE» : l uranium 235. L uranium est l élément chimique de numéro atomique Z = 92. Ses deux principaux isotopes sont l uranium 235 et l uranium 238. Seul le noyau d uranium 235 est fissile : l atome d uranium se scinde en deux (fission nucléaire) en dégageant de la chaleur. Cette chaleur est alors utilisée pour produire du courant électrique comme dans les centrales utilisant les combustibles fossiles. Pour être exploitable dans une centrale électrique nucléaire, la proportion d uranium 235 dans l uranium doit se situer entre 3 et 5 %. Or, dans l uranium naturel, cette proportion est seulement de 0,7 %. L étape d enrichissement consiste à augmenter le pourcentage d uranium 235 de l uranium naturel. L enrichissement est une opération difficile car les isotopes ont quasiment les mêmes propriétés chimiques. Il peut s appuyer sur une technique de centrifugation. Les centrales nucléaires ne polluent pas l atmosphère mais produisent des déchets radioactifs très dangereux et indestructibles. De plus, de telles centrales font appellent à une technologie avancée et en cas d accident, les conséquences sur l environnement peuvent être dramatiques. Doc 1 : Energie libérée selon la ressource primaire Pays producteurs d uranium Doc 2 : Quantités restantes de ressources fossiles et fissiles Doc 3 :: Pays producteurs d Uranium Rappels Isotope : deux noyaux sont isotopes s ils ont le même numéro atomique mais des nombres de nucléons différents. A Notation : Nombres de nucléons Symbole de l élément ZX Numéro atomique, c'est-à-dire nombre de protons 1ère ES/L THÈME 4 Activité n 2 : Les ressources énergétiques - Chapitre 12 Doc 4 : Répartition de la production électrique en France (chiffres de 2014). * par rapport à Statistiques de l électricité en France RTE Doc 5 : Production de GES en fonction de la source d énergie utilisée Doc 6 : Fonctionnement d une centrale nucléaire 2/4

Doc 6 : Coût de l énergie électrique par kwh selon la ressource utilisée Doc 7: Fonctionnement d une centrale nucléaire Sous l effet d une collision

nouvelle fission, le tout s accompagnant d un grand dégagement d énergie.

CEA/Corinne Beurtey Doc 8 : Déchets radioactifs La réaction de fission nucléaire de l uranium 235 produit des déchets nucléaires de longue vie.

4 Doc 6 : Coût de l énergie électrique par kwh selon la ressource utilisée Doc 7: Fonctionnement d une centrale nucléaire Sous l effet d une collision avec un neutron incident, un atome d uranium se brise en deux : cette fission produit l éjection d autres neutrons qui peuvent provoquer à leur tour une nouvelle fission, le tout s accompagnant d un grand dégagement d énergie. Le réacteur nucléaire est un système permettant de contrôler cette réaction en chaîne et de récupérer l énergie qu elle dégage. CEA/Corinne Beurtey Doc 8 : Déchets radioactifs La réaction de fission nucléaire de l uranium 235 produit des déchets nucléaires de longue vie. Conformément à la loi de juin 2006, le stockage en formation géologique profonde (projet Cigéo) est la solution de référence pour la gestion de ces déchets radioactifs à vie longue. Ces déchets proviennent du retraitement des combustibles usés. On y trouve des produits

5 de fission et d'activation et des actinides mineurs, comme le neptunium 237, dont la radioactivité diminue de moitié au bout de deux millions d'années. Les colis qui seront enfouis dans le centre industriel de stockage géologique (Cigeo) ne représentent que 3 % du volume des déchets nucléaires français, mais concentrent plus de 99 % de leur radioactivité. Ils seront placés dans un site géologique profond, particulièrement stable et apte à procurer leur confinement à très long terme. Le Monde.fr Doc 10 : Accidents nucléaires Accident de Tchernobyl (26 avril 1986) : L accident est du à une augmentation brutale et incontrôlée de la réaction nucléaire (x 100), entraînant l explosion du cœur du réacteur, la destruction du bâtiment et un incendie du graphite du réacteur. Accident de Fukushima (11 mars 2011) : L accident est du à la perte des alimentations électriques et des sources de refroidissement des réacteurs. Cela à entraîne la dégradation du combustible nucléaire puis la fusion du cœur de 3 réacteurs, suivie de décompressions des enceintes de confinement et d explosions d hydrogène. Doc 11: le thorium, futur nucléaire vert? Tout comme l uranium 238 ( ) dont il est la seule alternative, le thorium est parfois considéré comme l avenir du nucléaire. À Grenoble, les chercheurs du LPSC (Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie) travaillent sur un réacteur à sels fondus fonctionnant au thorium, le «molten salt fast reactor». Infiniment plus abondant dans la nature que l uranium 235 fissile usuellement utilisé, le thorium peut être transformé par une suite de réactions nucléaires, en uranium 233 également fissile. D où l idée de développer des réacteurs surgénérateurs fonctionnant au thorium, «ce qui résoudrait tous les problèmes de ressources énergétiques pour les 10 siècles à venir» indique Elsa Merle-Lucotte, enseignante à Grenoble et chercheuse au LPSC. «Enfin, les réacteurs au thorium réduiraient naturellement la production de déchets à vie longue. Les déchets produits par les réacteurs au thorium sont radioactifs pendant 10 à 15 ans seulement dans leur grande majorité, et seule une fraction de 0,01 % est radioactive durant des milliers d années.»

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