Qu’est-ce que l’énergie nucléaire et divers problèmes liés à l’énergie nucléaire
La production d’électricité à partir de l’énergie nucléaire a commencé dans les années 1940 après la terrible Seconde Guerre mondiale. Lorsque la paix a finalement prévalu, les scientifiques ont commencé à rechercher comment transformer les stocks nucléaires en source d’énergie utile pour remettre le monde sur pied. Le potentiel d’une électricité extrêmement bon marché a poussé de nombreux pays à commencer à développer l’énergie nucléaire.
Les questions qui persistaient dans l’esprit de la plupart des gens étaient : l’électricité deviendrait-elle enfin gratuite ? L’énergie nucléaire pourrait-elle alimenter les industries, les voitures et les maisons ? Même si ces questions étaient difficiles à l’époque et que les conséquences de l’énergie nucléaire étaient désastreuses, une chose était certaine ; l’énergie nucléaire est l’énergie de l’avenir. L’heure de gloire de l’énergie nucléaire est arrivée au début des années 1970, lorsque la guerre au Moyen-Orient faisait rage. Cela a déclenché une flambée des prix du pétrole. La construction de centrales nucléaires s’est accélérée à un rythme fulgurant. D’autres réacteurs nucléaires ont été construits entre 1970 et 1985, et c’est ainsi que s’est produite la prolifération des centrales nucléaires.
Qu’est-ce que l’énergie nucléaire ? Tu demandes. Avant de définir l’énergie nucléaire, regardons les différentes substances qui s’assemblent pour former un atome, qui est l’élément clé de la production d’énergie nucléaire.
Un atome, essentiellement, est la pierre angulaire de la matière. Il est composé du noyau, qui contient 3 petits types de particules appelées particules subatomiques qui comprennent les neutrons (ont une charge électrique négative), les protons (ont une charge électorale positive) et les électrons (particules chargées négativement qui tournent autour du noyau). Les protons et les électrons s’attirent généralement. Le noyau est maintenu par l’énergie. Une grande quantité de puissance est contenue dans un noyau dense d’atomes. La quantité de protons contenus dans un atome détermine à peu près les propriétés physiques d’un élément. Ainsi, l’énergie nucléaire est l’énergie contenue dans le noyau ou le noyau d’un atome.
L’énergie nucléaire peut être utilisée pour produire de l’électricité. Cependant, il doit d’abord être libéré de l’atome. Cela appelle à la scission de l’atome. Cela se produit par un processus connu sous le nom de fission nucléaire où les atomes sont divisés pour décharger de grandes quantités d’énergie.
Avec l’épuisement des ressources et la forte demande énergétique, le monde se tourne vers l’énergie nucléaire comme sa source créée à partir du noyau d’un atome. L’énergie nucléaire, comme le dit le terme, est libérée du noyau même d’un atome. Cela se produit lorsque sa masse est convertie en énergie. Même si l’énergie nucléaire est plus sûre que la combustion d’électricité pour les combustibles fossiles, elle reste un danger pour notre santé et l’environnement.
Comment fonctionne l’énergie nucléaire ?
Si vous regardez la plupart des centrales énergétiques traditionnelles (pétrole, charbon et gaz naturel), vous constaterez qu’elles dépendent d’une sorte de mécanisme de génération de chaleur, qui crée plus tard de la vapeur. La vapeur déclenche la rotation de la turbine, générant finalement de l’électricité. Les centrales nucléaires, qui sont utilisées pour produire de l’énergie nucléaire, fonctionnent beaucoup comme ces centrales énergétiques traditionnelles, seule la grande différence réside dans la source de chaleur. Dans les centrales à combustibles fossiles traditionnelles, le pétrole, le charbon ou le gaz naturel est brûlé pour générer de la chaleur. La chaleur fait bouillir les eaux pour produire de la vapeur. La vapeur est dirigée pour faire tourner une turbine, par conséquent, générant de l’électricité.
D’autre part, la source de chaleur des centrales nucléaires résulte de la division des atomes, un processus connu sous le nom de fission nucléaire.
L’énergie nucléaire est produite par deux processus différents : la fission nucléaire et la fusion nucléaire.
Fission nucléaire
C’est le processus de division d’un atome en 2 parties pour dégager de l’énergie. La division d’un atome peut résulter d’une désintégration naturelle ou être déclenchée dans un laboratoire. C’est une puissante source d’électricité, mais elle s’accompagne également d’une foule de préoccupations politiques, environnementales et de sécurité.
La fission nucléaire est le processus de libération de l’énergie atomique en divisant le noyau, créant ainsi deux produits d’environ la moitié de la masse de l’original. Un réacteur nucléaire divise les noyaux des atomes d’uranium, créant de grandes quantités d’énergie. Ce processus crée également des déchets radioactifs et des radiations, qui peuvent contaminer l’environnement. La fission nucléaire est le processus physique responsable de tous les types de production d’énergie, y compris celle utilisée à la fois dans les armes nucléaires et les centrales nucléaires.
La fusion nucléaire
La fusion nucléaire est la source d’énergie du futur. C’est ce qui fournit au soleil et aux étoiles l’énergie nécessaire pour briller en permanence pendant des milliards d’années. La fusion nucléaire se produit lorsque plusieurs particules atomiques se rejoignent pour créer un atome plus gros. Les réacteurs à fusion réunissent des atomes d’hydrogène pour former des atomes d’hélium, des neutrons et d’autres formes d’énergie. C’est le même type d’énergie nucléaire utilisée dans les bombes à hydrogène. La fusion a été utilisée ici sur terre pour produire des bombes nucléaires, mais n’a pas encore été contrôlée afin que nous puissions obtenir de l’énergie utile. Contrairement à la fission nucléaire, il n’y a pas de limite à la quantité de fusion qui peut se produire.
Que se passe-t-il dans un réacteur nucléaire ?
Un réacteur nucléaire est une chaîne de machines capables de contrôler la fission nucléaire pour produire de l’électricité. Les réacteurs nucléaires utilisent des pastilles d’uranium comme source de combustible pour produire de l’électricité. À l’intérieur d’un réacteur nucléaire, les atomes d’uranium sont forcés de se diviser. Au cours de la séparation, les atomes dégagent de petites particules appelées produits de fission. Les produits de fission déclenchent la séparation d’autres atomes d’uranium, provoquant une réaction en chaîne. Cette réaction en chaîne dégage de la chaleur.
Cette chaleur générée par le processus de fission nucléaire réchauffe l’agent de refroidissement (généralement de l’eau) contenu dans le réacteur nucléaire. D’autres réacteurs utilisent du sel fondu ou du métal liquide comme agents de refroidissement. La fission nucléaire chauffe l’agent de refroidissement pour générer de la vapeur. La vapeur est ensuite dirigée pour faire tourner des turbines. Les turbines alimentent des moteurs ou des générateurs, qui génèrent de l’électricité.
L’électricité produite peut être régulée à l’aide de tiges de matériaux connus sous le nom de poison nucléaire. Les réactions de fission nucléaire produisent des sous-produits chimiques, qui sont absorbés à l’aide des poisons nucléaires. Un exemple classique de poison nucléaire est l’élément chimique xénon. Les réactions en chaîne sont censées être plus lentes et contrôlées, c’est pourquoi plus de barres de poison nucléaire sont incorporées. Si plus d’électricité est nécessaire, les tiges de poison nucléaire sont retirées, déclenchant une réaction en chaîne plus forte.
Statistiquement, environ 15 % de toute l’électricité mondiale est produite par des centrales nucléaires, les États-Unis ouvrant la voie avec plus de 100 réacteurs. Cependant, les combustibles fossiles et l’énergie hydroélectrique dominent toujours la production d’électricité aux États-Unis. Des États comme la France, la Slovaquie et la Lituanie produisent toujours un plus grand pourcentage de leur électricité à partir de centrales nucléaires.
Quels sont les différents problèmes de l’énergie nucléaire ?
Bien qu’il ait été prouvé que l’énergie nucléaire produit de grandes quantités d’énergie, elle présente ses propres avantages et inconvénients. Il a été validé comme ressource énergétique respectueuse de l’environnement puisqu’il produit de l’énergie sans émettre de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Certains des problèmes associés à l’énergie nucléaire comprennent:
Fusion d’un réacteur nucléaire
Une fusion nucléaire est une situation dans laquelle une surchauffe intense du réacteur nucléaire entraîne la fusion du cœur du réacteur. Si un pépin dans le système de refroidissement du réacteur se produit, il pourrait laisser un ou plusieurs éléments combustibles nucléaires dépasser son point de fusion, entraînant une fusion. Une fusion pourrait disséminer de manière significative des matières radioactives dangereuses dans l’environnement.
Effets sur la santé humaine
Chaque jour, les humains sont naturellement exposés aux rayonnements émanant des rayons du soleil et des procédures médicales telles que les rayons X, les tomodensitogrammes ou les médicaments nucléaires comme l’IRM qui utilisent une large gamme de rayonnements pour diagnostiquer et traiter les complications de santé. Cette faible exposition aux rayonnements du soleil et des procédures médicales n’a pas d’impact majeur sur la santé humaine. Cependant, l’exposition à des niveaux élevés de rayonnement au fil du temps entraîne des dommages aux cellules du corps, ce qui pourrait provoquer le cancer. De même, une dose aiguë de rayonnement de haut niveau conduit au mal des rayons, une maladie provoquée par une exposition de haut niveau aux rayonnements sur une courte période. Une personne souffrant du mal des rayons manifestera des symptômes tels que la perte de cheveux, des vomissements, des brûlures cutanées, de la diarrhée, des nausées et éventuellement la mort.
Des préoccupations en matière de santé environnementale ont été soulevées concernant la production d’énergie nucléaire. Ces usines utilisent de l’eau provenant de rivières et de lacs pour leurs systèmes de refroidissement. Cette eau est normalement utilisée pour dissiper la chaleur et une fois utilisée; il est autorisé à retourner dans la rivière ou le lac à une température relativement élevée. Cette eau est accompagnée de métaux lourds et de sels. Combinés à une température élevée, ces métaux lourds et sels peuvent anéantir les poissons et la vie végétale dans les écosystèmes des rivières et des lacs.
Les préoccupations de sécurité
Après les attentats du 11 septembre 2001, les gouvernements craignaient que les terroristes ne mettent les yeux sur les centrales nucléaires pour libérer des matières radioactives. Bien qu’il n’y ait pas d’études authentiques indiquant comment un réacteur nucléaire pourrait supporter une attaque terroriste, il vaut la peine de comprendre que les murs de confinement autour du réacteur sont typiquement construits avec un revêtement intérieur en acier qui est enveloppé dans un béton de 2 à 5 pieds ou fortifié. Ces centrales électriques sont spécialement construites pour résister aux effets des tremblements de terre, des petits avions, des tornades et des ouragans.
Stockage des déchets radioactifs
L’élimination des déchets radioactifs produits lors de la fission nucléaire est considérée comme le plus grand défi logistique qui accompagne une centrale radioactive. La raison en est que ces déchets radioactifs sont pratiquement impossibles à éliminer à l’aide de méthodes traditionnelles, car certains types, comme les barres de combustible nucléaire usé, restent actifs pendant des centaines, voire des milliers d’années. Cela entraîne un énorme défi en matière d’élimination.
L’avenir de l’énergie nucléaire
L’énergie nucléaire est une force puissante. Des tentatives ont été faites pour trouver d’autres moyens constructifs de l’exploiter. L’énergie nucléaire est une importante source d’énergie dans de nombreux pays. 442 réacteurs nucléaires fonctionnent actuellement dans le monde avec une capacité totale de 300 000 MW en 2014. Deux fois et demie ce nombre sera ajouté d’ici 2030 et quatre fois plus d’ici 2050, selon l’Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA), le bastion de la communauté nucléaire mondiale.
La hausse des prix du pétrole et du gaz rend les alternatives telles que l’énergie nucléaire plus attrayantes et devrait entraîner une croissance de la capacité de production nucléaire dans le monde. Les améliorations apportées à la conception des réacteurs améliorent la sécurité, augmentent l’efficacité et réduisent les coûts, faisant de la production nucléaire une source d’énergie économiquement attrayante. De nombreux pays, dont le Royaume-Uni, ont récemment affirmé leur intention de continuer à utiliser l’énergie nucléaire pour la production d’électricité, et bien que cette décision ait été condamnée par des groupes de pression antinucléaires, tout indique que l’énergie nucléaire continuera d’être un élément important source d’énergie pour nous pendant encore longtemps.
Les préoccupations environnementales concernant l’élimination du combustible nucléaire usé persistent et les pays y répondent de différentes manières. Les États-Unis développent une installation d’élimination sur la propriété du gouvernement, mais cette solution est elle-même controversée.
Crédit image : PDP
