Le fonctionnement d’une centrale nucléaire

Pour comprendre ce qui se passe dans la centrale de Fukushima au Japon, il faut connaître le fonctionnement des centrales nucléaires. Voici donc des informations simples et claires pour mieux appréhender les risques liés à l’accident de Fukushima.

Le principe de production de l’électricité

Une centrale nucléaire est un équipement destiné à produire de l’électricité. Il fonctionne en utilisant la chaleur libérée par un combustible nucléaire. Ce combustible chauffe une grande quantité d’eau, produisant ainsi de la vapeur. Cette vapeur va alors faire tourner une turbine, elle-même reliée à un alternateur qui produit l’électricité. C’est exactement le même principe que dans toutes les centrales thermiques, qu’elles utilisent du pétrole, du gaz ou encore du charbon. La seule différence vient du combustible utilisé, de type nucléaire.

Les différents éléments qui constituent la centrale nucléaire

Une centrale électrique de type nucléaire comprend trois éléments distincts. Le cœur du système est le circuit primaire, qui produit la chaleur. Il contient le cœur du réacteur, avec les combustibles nucléaires. Il est reconnaissable à sa forme en dôme. Dans le réacteur, l’eau est chauffée par le combustible au sein d’une piscine. Elle fait ensuite un circuit pour transmettre sa chaleur à un circuit d’eau secondaire. C’est dans ce circuit secondaire que la vapeur va se libérer. On y trouve donc naturellement la turbine et l’alternateur. Enfin, la centrale est complétée par un circuit de refroidissement, destiné à condenser la vapeur et à refroidir l’ensemble du système. Ce troisième circuit utilise de l’eau froide, prélevée dans la mer ou dans une rivière.

Le principe de la fission nucléaire, au cœur du réacteur

La centrale nucléaire utilise un combustible nucléaire qui peut être uranium, plutonium ou thorium. On commence par déclencher une fission des noyaux de ce combustible. En fait, le noyau se divise en deux noyaux différents et libère deux ou trois neutrons, ce qui a pour effet de dégager de la chaleur. Or, chaque neutron rejeté va interagir avec les autres atomes du combustible et déclencher une nouvelle fission. Du coup, de nouveaux neutrons sont libérés, et la réaction s’enchaîne sans fin…

Pourquoi faut-il refroidir le réacteur nucléaire ?

Ce phénomène à deux conséquences : la fission nucléaire ne s’arrête pas toute seule, et elle est exponentielle. Si on laissait la fission se dérouler naturellement, elle s’accélérait de plus en plus, le combustible surchaufferait et l’énergie dégagée deviendrait incontrôlable. Le cas extrême d’une réaction de fission nucléaire, c’est la bombe atomique… Les centrales nucléaires sont donc conçues pour « piloter », encadrer la fission. Et parmi les éléments essentiels pour contrôler le rythme de la fission et le ralentir, il y a justement le refroidissement.

Les risques liés au fonctionnement de la centrale nucléaire

Le risque majeur si le réacteur n’est plus refroidi, c’est la fusion du cœur. La réaction de fission n’étant plus contrôlé, le combustible nucléaire va se mettre à surchauffer. Au stade ultime, il fond. On parle alors de fusion du cœur du réacteur nucléaire, comme à Tchernobyl en 1986. En cas de fusion, le combustible nucléaire se transforme en une sorte de magma et peut « s’écrouler ». Il risque alors de traverser le fond de la cuve, ce qui rejetterait des éléments hautement radioactifs dans l’environnement. Quant au risque d’explosion nucléaire à proprement parler, il dépend des infrastructures souterraines, du type de combustible… Il est quasiment impossible d’obtenir une réponse claire sur la question. Certains spécialistes considèrent d’ailleurs que les éléments présents sous la centrale de Tchernobyl sont encore susceptibles de provoquer une explosion nucléaire. Pour Fukushima, on aimerait bien en savoir un peu plus…