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<title>Fission nucléaire</title>
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<p>La production d'énergie électrique par fission <a href="..">nucléaire</a> "induite" <span class="note">Par
opposition à la fission"spontanée" de noyaux trop lourds qui ne nécessite pas d'intervention extérieure</span>
consiste à :</p>
<ol>
<li>envoyer un <b>neutron</b> (ralentis par un <b>modérateur</b> -- eau, graphite) sur un noyau atomique lourd
(d'uranium 235 <span class="source">Seul isotope fissile naturel</span>, de plutonium 239) pour le scinder
(scission), ce qui génère :
<ul>
<li>de l'<a href="/science/discipline/hard/nat/mat/phys/Energie.html">énergie</a> (≈ 200 MeV/atome fissionné).
</li>
<li>d'autres <b>neutrons</b> (2 ou 3), ce qui permet de créer une <b>réaction en chaîne</b></li>
</ul>
</li>
<li>La chaleur (<a href="../..">énergie thermique</a>) générée alors transférée via un fluide <b>caloporteur</b> (eau
pressurisée ou bouillante, gaz, sodium ou sel fondu, selon la technologie) vers une <b>turbine</b> et son <b>alternateur</b>
pour produire de l’électricité.</li>
</ol>
<section>
<h2>Centrales</h2>
<p>Les unités de production d'électricité par fission nucléaire peuvent comporter plusieurs réacteurs (ou
"<b>tranches</b>").</p>
<section>
<h3>1ʳᵉ génération</h3>
<p>Ils utilisaient comme combustible de l'<b>uranium naturel</b> (non enrichi) :</p>
<ul>
<li><abbr title="Réacteurs à Caloporteur Gaz">RCG</abbr> où le fluide caloporteur est un gaz, le CO2. Porté à
haute température, il alimente directement la turbine sans échangeur intermédiaire. Le combustible est un
uranium enrichi et le modérateur est le graphite.
<ul>
<li><b><abbr title="Uranium Naturel Graphite Gaz">UNGG</abbr></b> : réacteur modéré au graphite et refroidis
par gaz carbonique</li>
<li><abbr title="Advanced Gas-cooled Reactor">AGR</abbr>.</li>
</ul>
</li>
<li><b><abbr title="Heavy Water Gas Cooled Reactor">HWGCR</abbr></b> : dans ces réacteurs, l’eau lourde est
modérateur et caloporteur. Cette eau "lourde" est une combinaison d’oxygène et de deutérium. Elle absorbe moins
les neutrons que l’eau "ordinaire", ce qui permet d’utiliser l’uranium naturel comme combustible, sans avoir à
l’enrichir.</li>
<li><abbr title="Reaktor Bolshoy Moshchnosti Kanalnyi">RBMK</abbr> (Réacteur de grande puissance à tube de force)
: Réacteur à eau légère et modérateur graphite. Utilise de l’uranium <b>faiblement enrichi</b> comme
combustible, de l’eau légère (normale) comme caloporteur et du graphite comme modérateur. Ce réacteur ne
nécessitant ni enrichissement massif, ni eau lourde a aussi pour particularité de produire une grande quantité
de plutonium (utilisé dans la fabrication de certaines armes nucléaires), ce qui a motivé son développement par
l'Union Soviétique.
</li>
</ul>
</section>
<section>
<h3>2ᵉ génération</h3>
<p>Il utilisent comme combustible de l'<b>uranium enrichi</b> :</p>
<ul>
<li><b>REP</b>, Réacteur à Eau Pressurisée où l’eau est à la fois modérateur et caloporteur. Elle est maintenue
sous pression, pour maintenir son état liquide même à une température de 300°C. Les paliers REP sont :
<ul>
<li>CP0 et CPY à 900 MWe</li>
<li>P4 et P'4 à 1300 MWe</li>
<li>N4 à 1450 MWe</li>
</ul>
</li>
<li><b>REB</b>, Réacteur à Eau Bouillante où l’eau circulant dans le cœur est, comme dans les REP, caloporteur et
modérateur. Mais contrairement au réacteur à eau pressurisée, l'eau de refroidissement est vaporisée dans le
cœur et passe directement dans la turbine, sans circuit secondaire. L’enceinte de confinement empêche la
dissémination de produits radioactifs en cas d’endommagement du cœur.</li>
<li>RMBK OPB-82</li>
</ul>
</section>
<section>
<h3>3ᵉ génération</h3>
<p>Ces réacteurs ne représentent pas de "saut technologique" par rapport à la génération précédente, mais plutôt
l’intégration du retour d’expérience de l’exploitation des réacteurs de 2ᵉ génération en matière de
<strong>sûreté</strong>
et de <strong>performance</strong>.</p>
<ul>
<li><abbr title="Evolutionary Power Reactor">EPR</abbr> : Meilleure disponibilité (notamment pour la maintenance),
plus grande puissance (1650 MWe) qui permet de réaliser des économies d’échelle, durée d’exploitation d’au moins
60 ans, meilleur rendement avec une réduction de 10 % de l’utilisation du combustible, réduction du volume des
déchets à vie longue de 30 %.</li>
<li>RMBK OPB-88</li>
</ul>
</section>
<section>
<h3>4ème génération</h3>
<p>Ces réacteurs ont la particularité consommer l’intégralité du combustible nucléaire (uranium et plutonium) et de
réduire d’autant le volume et la toxicité des déchets radioactifs grâce à la transmutation. </p>
<ul>
<li><b>RNR</b> (surgénérateurs) : Réacteur à Neutrons Rapides utilisant un combustible fortement enrichi associant
de l’uranium et du plutonium sous forme d’oxyde (combustible de référence), de carbure, de nitrure ou encore
d’alliage métallique. Ces réacteurs n'utilisent pas de modérateur, cherchant ainsi à exploiter de façon la plus
complète le potentiel énergétique du combustible. Le fluide caloporteur peut être :
<ul>
<li>un métal liquide (sodium)</li>
<li>un gaz (comme l’hélium).</li>
</ul>
</li>
</ul>
</section>
<span class="source">"<a href="https://www.sfen.org/energie-nucleaire/ca-marche/reacteurs-nucleaires">Les différents réacteurs nucléaires</a>", SFEN</span>
<p>Une évolution technologie dépassant la technique de la fission est la <a href="../fusion">fusion</a>.</p>
<p>En <a href="/org/eu/fr">France</a>, les centrales nucléaires sont :</p>
<p class="codepen" data-default-tab="result" data-height="550" data-slug-hash="rNwqvOV" data-theme-id="39722"
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style="box-sizing: border-box; display: flex; align-items: center; justify-content: center; border: 2px solid; margin: 1em 0; padding: 1em;">
</p>
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</section>
<section>
<h2>Approvisionnement</h2>
<p>En tant qu'énergie non <a href="/politique/mouvement/ecologie/energie/renouvelable">renouvelable</a>, l'énergie
nucléaire dépend de stocks d'uranium sur la planète.</p>
<p>En France, EDF s'approvisionne en uranium :</p>
<ul>
<li>à 40% auprès d' <del><a href="https://www.sa.areva.com">AREVA</a></del>
<ins><a href="https://www.orano.group">Orano</a></ins>
. Implantée dans toutes les grandes zones de production (sauf l’Australie), son portefeuille diversifié assure à
la France des réserves correspondant à 28 ans de consommation du parc nucléaire actuel
</li>
<li>à 60% auprès d'autres fournisseurs</li>
</ul>
<section>
<h3>Répartition</h3>
<p>Les gisements les plus importants se trouvent sur les 5 continents :</p>
<ul>
<li>Afrique : Niger (<span class="place" title="Akouta, Niger">Akouta</span> <del>exploité par la Cominak</del>
<ins>devenue trop chère</ins>
, <span class="place">Arlit</span> exploité par la Somaïr, bientôt <span class="place">Imouraren</span>), <span
class="place">Désert du Namib (Namibie)</span>, <span class="place">Gauteng (Afrique du Sud)</span> (BRICS)
</li>
<li>Asie : KazAtomProm et Katco exploitant les mines de <span class="place">Muyunkum</span> et <span
class="place">Tortkuduk (Kazakhstan)</span>, <span class="place">Outchkoudouk (Ouzbékistan)</span>, Chine
(<span
class="place">Hunan</span>, <span class="place">Fujian</span>, <span class="place">Yunnan</span>, <span
class="place">Xinjiang</span>, <span class="place">Shaanxi</span>, <span class="place">Liaoning</span>)
(BRICS), <span
class="place">Mongolie</span></li>
<li>Europe : Ukraine (<span class="place">Vatutininski</span> <span class="place">Ingulskyi</span>), Rosatom
exploitant <span
class="place">Krasnokamensk
(Russie)</span>, BRICS)</li>
<li>Océanie : <span class="place">Australie</span> (OCDE)</li>
<li>Amérique : Cameco (<span class="place">Saskatchewan (Canada)</span>, OCDE), <span class="place">Caetité
(Brésil)</span> (BRICS), <span
class="place">États-Unis</span> (OCDE)</li>
</ul>
<p>En somme :</p>
<ul>
<li>44 % se trouvent dans les pays de l'OCDE</li>
<li>22 % dans les <abbr title="Brésil, Russie, Inde, Chine et afrique du Sud">BRICS</abbr></li>
<li>34 % dans le reste du monde</li>
</ul>
<p>Cet atout permet de limiter les risques géopolitiques liés à cette ressource.</p>
</section>
<section>
<h3>Quantité</h3>
<p>L'uranium est le 48e élément naturel le plus abondant dans la croûte terrestre, son abondance est supérieure à
celle de l'argent, comparable à celle du molybdène ou de l'arsenic, mais 4 fois inférieure à celle du thorium. Il
se trouve partout à l'état de traces, y compris dans l'eau de mer.</p>
<p>Les stocks d'uranium identifiés à ce jour représentent au moins 200 ans de consommation au rythme actuel. Ils
peuvent être répartis en différents groupes :</p>
<ul>
<li>5,9 Mt dont le coût d’extraction est < 130 $/kg (100 ans de consommation au rythme actuel)</li>
<li>7,63 Mt de réserves (prouvées ou induites) dont le coût d’extraction est < 260 $/kg (encore non exploité)</li>
<li>3 164 t de stocks, récupération ou retraitements de déchets</li>
<li>10,6 Mt des ressources dites pronostiquées ou spéculative</li>
</ul>
<p>En France, l’exploitant détient en outre sur le territoire des stocks stratégiques correspondant à 3 à 5 années
de consommation.</p>
<span class="source"><abbr title="Agence Internationale de l’Energie Atomique">AIEA</abbr></span>
</section>
</section>
<section>
<h2>Coût</h2>
<section>
<h3>Approvisionnement</h3>
<p>Compte tenu du prix de l’uranium naturel sur les marchés, le montant des importations françaises d’uranium peut
être estimé entre 500 millions € et 1 milliard €/an.</p>
<p>Le minerai doit ensuite subir des transformations (conversion, enrichissement, fabrication) qui représentent 2/3
du coût total de production du combustible./p>
<p>Le coût de cet uranium naturel constitue in fine 5% du coût de production du kWh nucléaire.</p>
</section>
<section>
<h3>Maintenance</h3>
<p>En France les centrales nucléaires sont conçues pour fonctionner au moins 40 ans, puis leur autorisation de
fonctionnement est renouvelée tous les 10 ans tant que les <strong>visites décennales</strong> de l'<abbr
title="Agence de Sécurité Nucléaire">ASN</abbr> se révèlent positives (ces dernières ont un coût d'arrêt des
tranches le temps de la visite).</p>
<section>
<h4>Grand carénage</h4>
<p><time>2008</time> EDF propose un programme d'amélioration du parc nucléaire installé afin de garantir la
prolongation de son fonctionnement (ce qui sera moins coûteux que de construire de nouvelles centrale).</p>
<p><time>2011</time>, suite à l'incident de Fukushima, est aussi intégré à ce programme une série
d'améliorations visant à éviter ce type d'incident à l'avenir (estimées à 10 milliards € supplémentaires).</p>
<p><time>2014</time> EDF estime le coût à 55 milliards € depuis <time>2008</time> jusque <time>2025
</time>. Ce coût est toutefois ré-estimé à 90, voire 100 milliards € jusque <time>2030</time> par d'autres
observateurs <span
class="source">Iris Borel: "<a
href="https://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/articles/le-grand-carenage-dedf-couterait-le-double-31845/">Le grand carénage d’EDF coûterait le double</a></span>,
Techniques de l'ingénieur, 2016-02-10.</p>
</section>
</section>
</section>
<section>
<h2>Rendement</h2>
<p>Le rendement se calcule sur les étapes suivantes :</p>
<ol>
<li>à partir du combustible, la réaction de fission nucléaire produit de l'énergie thermique (chaleur). La fission
de 1 g d'uranium produit plus de chaleur que la combustion de 1 t de pétrole.</li>
<li>33% de cette chaleur est convertie en énergie cinétique (turbine)</li>
<li>l'énergie cinétique est convertie en énergie électrique (alternateur)</li>
</ol>
</section>
<section>
<h2>Impact</h2>
<section>
<h3>GES</h3>
<p>Les centrales nucléaires émettent beaucoup moins de <a
href="/politique/mouvement/ecologie/pollution/ges/co2">CO<sub>2</sub></a> que les centrales à <a
href="../../combustion/fossile">énergie fossile</a
>, même en comptabilisant les émissions dans les mines d’uranium. </p>
</section>
<section>
<h3>Déchets</h3>
<p>Le combustible utilisé par la fission nucléaire implique des "déchets" plus ou moins radio-actifs. On distingue
les déchets de :</p>
<ul>
<li><b>faible activité</b></li>
<li>
<figure class="right side"><img alt="Ensemble des déchets de haute activité produits en 60 ans"
src="hauteactivite.jpeg">
<figcaption>Volume occupé par la totalité déchets de fission nucléaire générés jusque <time>2017</time>, en
comparaison du port de Marseille <span
class="source"><a href="https://twitter.com/laydgeur/status/1184810853494861824">Laydgeur: Tweet, 2019-10-17</a></span>
</figcaption>
</figure>
<b>haute activité</b>, 1 milliard de fois plus radioactifs que ceux de faible activité. Ils sont toutefois moins
nombreux.
</li>
</ul>
<p>En France, les déchets nucléaires sont inventoriés par l'<a
href="https://inventaire.andra.fr"><abbr
title="Agence Nationale pour la gestion des Déchets RAdioactifs">ANDRA</abbr></a>.
</p>
</section>
</section>
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