Principe de fonctionnement d'une centrale de type REP

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Une centrale nucléaire sert à produire de l'électricité en transformant l'énergie générée lors de réactions de fission nucléaire en courant électrique. En France, les dix-neuf centrales en fonctionnement utilisent des réacteurs à eau sous pression, dits REP. Une centrale, comme ici celle de Nogent-sur-Seine, se compose de trois parties principales : le bâtiment réacteur, la salle des machines et l'aéroréfrigérant.

Le bâtiment réacteur abrite le cœur du réacteur, où a lieu la fission nucléaire. Il est constitué d'un assemblage de barres de combustible d'uranium enrichi en uranium.235 et, éventuellement, de plutonium (combustible Mox). Les réactions s'amorcent spontanément dès qu'une masse suffisante de matière fissible, dite masse critique, est rassemblée dans le cœur du réacteur. Le déroulement des réactions est piloté au moyen de barres de commande, qui peuvent être insérées dans le cœur pour ralentir, voire stopper, la réaction en chaîne. Cet assemblage est contenu dans une cuve étanche très résistante, en acier.

L'eau circulant dans cette cuve est maintenue à une pression de 155 bars pour rester liquide malgré son échauffement au contact du cœur. Elle joue un rôle modérateur, qui favorise les réactions en ralentissant les neutrons. Elle permet également de transférer, via le circuit primaire, la chaleur produite jusqu'à l'échangeur de chaleur.

En pénétrant dans les tubes de l'échangeur de chaleur, l'eau du circuit secondaire est transformée en vapeur.
La vapeur produite est envoyée vers la salle des machines, où elle fait tourner une turbine classique qui entraîne un alternateur. C'est l'alternateur qui transforme l'énergie mécanique de la turbine en électricité.
La vapeur est ensuite refroidie et transformée en eau liquide au contact d'un condenseur. Ce dernier est maintenu à basse température par une source abondante d'eau froide, telle qu'un fleuve.

Si la source froide n'est pas suffisante, l'eau échauffée peut être refroidie dans une tour aéroréfrigérante par contact avec un courant d'air froid ascendant.
Une fois refroidie, l'eau du circuit secondaire est pompée jusqu'à l'échangeur de chaleur, et le cycle se répète.