C’est quoi l’énergie nucléaire?
Bien que cela puisse sembler étrange, une centrale nucléaire utilise des turbines à vapeur pour actionner les alternateurs, tout comme les centrales thermiques marchant au charbon. C’est seulement la source de chaleur qui diffère. Au centre d’une centrale nucléaire se trouve le réacteur. C’est une grande cuve dans laquelle une énorme quantité de chaleur est produite par un processus appelé fission nucléaire. C’est la chaleur produite par cette fission qui permet d’obtenir la vapeur nécessaire au fonctionnement des turbines. Pour comprendre ce qu’est la fission nucléaire, ou division des noyaux d’atomes, il faut en savoir davantage sur les atomes eux-mêmes. Nous savons déjà que tout est constitué d’atomes et que ceux-ci sont si petits qu’il est impossible de les voir. Il y a des milliards d’atomes dans une simple goutte d’eau. Pendant longtemps les savants ont cru que les atomes étaient les plus petits constituants de la matière. Le mot atome vient en effet du grec et signifie « qui ne peut être divisé ».
En 1905, Albert Einstein montra que si un atome pouvait être soit transformé soit brisé il pourrait libérer une fantastique quantité d’énergie. C’est Ernest Rutherford qui, le premier, réussit à transformer un atome lors d’une expérience dans le laboratoire de Cavendish à Cambridge, en 1919. Il put alors montrer, avec d’autres savants, que les atomes étaient en réalité constitués de particules encore plus petites. Nous savons maintenant qu’un atome est constitué en grande partie d’espace vide. Au centre se trouve le noyau et, autour de ce noyau, un ou plusieurs électrons tournant en orbite comme des satellites. Le noyau lui-même est fait de protons et de neutrons. Nous avons vu que l’hydrogène est le plus simple des corps avec généralement un seul proton comme noyau et un électron en orbite.
L’uranium, en revanche, est un métal très lourd. Ses noyaux comportent tous 92 protons et, selon les cas, 143, 142 ou 146 neutrons, tandis que 92 électrons gravitent autour du noyau.
L’uranium est le seul élément naturel dont certains noyaux (essentiellement ceux à 743 neutrons) se prêtent facilement à la fission. Lorsqu’un neutron frappe un tel noyau d’uranium, celui-ci se casse en deux morceaux à peu près égaux qui se séparent alors à une très grande vitesse. Cette énergie de mouvement se transforme en chaleur. Simultanément, deux ou trois neutrons libérés s’en vont frapper d’autres noyaux d’uranium, qui peuvent ainsi à leur tour subir la fission : c’est une réaction en chaîne, qui dégage une énergie continue.
En même temps que de la chaleur, cette fission produit une certaine radioactivité dont les rayons sont pénétrants et dangereux. Afin de les arrêter, on installe autour du cœur du réacteur un épais bouclier de béton et d’acier. L’uranium combustible est placé dans de longs tubes qui sont introduits dans le cœur du réacteur. Pour commander la réaction de fission, on descend dans le cœur du réacteur des barres de bore ou de cadmium qui ont la propriété d’absorber les neutrons et par conséquent de ralentir le processus de fission.
On doit ralentir ou arrêter la fission quand le réacteur devient trop chaud. Pour utiliser la chaleur produite dans le cœur du réacteur, on y fait passer un gaz ou un liquide. Ceux-ci deviennent très chauds et sont utilisés pour chauffer de l’eau dans un échangeur de chaleur. L’eau chaude ainsi obtenue dans l’échangeur se transforme en vapeur qui fait tourner les turbines des alternateurs : c’est ainsi qu’est produite l’électricité.
Les déchets restent radioactifs très longtemps, il faut donc les manier avec précaution. On les enferme dans des blocs de verre où on les garde jusqu’à ce qu’ils aient perdu leur radioactivité.
On espère pouvoir un jour remplacer la fission par la fusion des atomes. Dans ce procédé, des légers noyaux d’atomes légers, comme certains noyaux d’hydrogène, pourraient se combiner en dégageant beaucoup d’énergie. Les savants n’ont pas encore réussi à provoquer cette fusion mais, si un jour ils y arrivent, on disposera alors d’une quantité d’énergie illimitée. Car, si l’uranium est rare et cher, l’hydrogène se trouve partout et surtout dans l’eau, où il est combiné avec l’oxygène.
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