2. Éléments constitutifs d'un réacteur nucléaire
L'utilisation principale des réacteurs nucléaires est la production d'électricité à partir de l'énergie thermique de la fission. Les matériaux fissiles et fertiles sont les combustibles nucléaires de ces machines thermiques qui, à raison d'environ 200 MeV par fission, produisent 70 milliards de joules par gramme de noyaux fissiles consommés à comparer aux 33 000 joules produits par la combustion de 1 gramme de charbon.
L'énergie de fission est libérée principalement sous forme d'énergie cinétique des produits de fission ; le reste est transporté par les rayonnements β (et les neutrinos), γ et par les neutrons. L'énergie de fission se traduit finalement par un dégagement de chaleur dont l'essentiel a lieu au sein du combustible nucléaire.
Dans la réaction en chaîne, il n'existe pas de limite théorique au rythme des fissions et donc au niveau de puissance instantanée. En pratique, dans le cas de réactions explosives (armes nucléaires), la dislocation mécanique du milieu fissile arrête la réaction. Dans le cas des réacteurs nucléaires, la puissance est volontairement limitée aux possibilités d'extraction de la chaleur produite dans les éléments de combustible. À cet égard, le développement de l'énergie nucléaire à des fins civiles a été marqué par une optimisation du cœur et des techniques de transfert thermique pour accroître la puissance extractible d'un volume et d'une masse de matières fissiles données.
• Le combustible nucléaire
La matière fissile est contenue dans le combustible nucléaire dont la conception et la technologie doivent garantir sa tenue mécanique et son refroidissement en toutes circonstances, même accidentelles, et doivent permettre sa manutention avant, pendant et après son passage en réacteur. Peuvent être utilisés l'[…]
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