Le développement qui suit est inspiré de l’article : http://www.enerzine.com/2/12100+arret-du-nucleaire-en-suisse-dici-25-a-35-ans+.html.
Situation actuelle
La Suisse n'est pas autosuffisante sur le plan énergétique, loin de là. En 2006, 85% de l'énergie finale consommée dans le pays provient d'importations : produits pétroliers, gaz naturel ou combustible nucléaire. L'énergie hydraulique fournit plus de la moitié de l'électricité produite dans le pays, soit environ 56%, contre 39% pour le nucléaire.
Défis
Entretemps, la Suisse devra assurer son approvisionnement en développant davantage les énergies alternatives comme l'hydro-électricité, le solaire et l'éolien. Elle pourrait aussi compter sur les centrales de cogénération à gaz (chaleur / électricité) ou encore en optimisant l'énergie, par la mise en place de plans d'économie d'énergie. D'autres points restent encore sans réponses concernant les modalités d'application. On peut citer en vrac, la fiabilité des
réseaux électriques, aussi bien que les recherches à mener dans le domaine énergétique, ou encore l'estimation du coût global pour "sortir" du nucléaire. Selon le gouvernement, cette sortie progressive du nucléaire devrait permettre à la Suisse d'assumer sa nouvelle politique énergétique. La Suisse n'est pas autosuffisante sur le plan énergétique, loin de là. En 2006, 85% de l'énergie finale consommée dans le pays provient d'importations : produits pétroliers, gaz naturel ou combustible nucléaire. L'énergie hydraulique fournit plus de la moitié de l'électricité produite dans le pays, soit environ 56%, contre 39% pour le nucléaire.
Conséquence pour l’économie
Les entreprises suisses ne supporteraient pas un abandon immédiat de l’énergie nucléaire.
L’économie suisse ne peut pas se passer du nucléaire à l’heure actuelle. Des problèmes d’approvisionnement en résulteraient et les prix de l’électricité prendraient l’ascenseur, avec au bout du compte d’inévitables suppressions d’emplois. L’abandon éventuel de l’énergie d’origine nucléaire ne pourra être examiné que lorsque nous disposerons de solutions de substitution sûres, compétitives, autonomes, et respectueuse de l’environnement. La Suisse importe déjà 15% de son électricité. Si elle renonçait à l’atome, elle afficherait un taux d’auto-approvisionnement inférieur à 40% en hiver. Avec les graves problèmes d’d’auto-approvisionnement qui apparaissent en Europe, la Suisse doit conserver une large autonomie. Pour l’heure, il est important de renforcer tant les énergies renouvelables que l’efficacité énergétique. Le recours temporaire aux centrales à gaz permettrait d’éviter une pénurie d’électricité. Pour autant toutefois que la législation sur le CO2 soit adaptée en conséquence et que la souplesse nécessaire soit accordée en matière de compensation par rapport aux mesures prises en Suisse et à l’étranger. Les prix de l’électricité concurrentiels sont un pilier du succès helvétique. Une augmentation du prix de l’électricité de 30%, soit 3 centimes par kilowattheure environ, entraînerait des coûts supplémentaires pour l’industrie de plus d’un demi-milliard de francs par an. Cela se traduirait par des suppressions d’emplois et des délocalisations d’entreprises.
Exercice
7.1 Sécurité et sureté nucléaire.
a) Définition
b) Mesure d’accroissement de la sureté nucléaire et contexte c) Institution veillant à la sécurité nucléaire
a) Il est important de distinguer la notion de sureté nucléaire de celle de sécurité nucléaire.
Voici leurs définitions respectives tiré de l’AIEA.
Sûreté nucléaire : « Obtention de conditions d’exploitation correctes, prévention des accidents ou atténuation de leurs conséquences, avec pour résultat la protection des travailleurs, du public et de l’environnement contre des risques radiologiques indus ».
Cette définition de la sûreté inclut la radioprotection.
Sécurité nucléaire : « Mesures visant à empêcher et à détecter un vol, un sabotage, un accès non autorisé, un transfert illégal ou d’autres actes malveillants mettant en jeu des matières nucléaires et autres matières radioactives ou les installations associées, et à intervenir en pareil cas ».
Donc on voit que la sécurité et la sureté nucléaire ont en commun la protection de l’homme et de l’environnement vis-à-vis des effets des rayonnements ionisants. En revanche, on voit que la sureté nucléaire cherche à maitriser les risques provenant de l’exploitation des installations nucléaire ou des transports de matière radioactive tandis que la sécurité nucléaire vise à se protéger contre les actions d’origine malveillante résultant de l’utilisation de matières radioactives ou nucléaires, pouvant conduire à des conséquences radiologiques ou à des effets dévastateurs (utilisation pacifique).
b) La sureté nucléaire est basé sur le principe de la défense en profondeur et sur le confinement des matières radioactives. La défense en profondeur consiste à mettre en place trois types de mesures pour empêcher toutes défaillances.
1. Prévoyance : Dès la conception de la centrale, on imagine tous les scénarios possibles de défaillance et on prévoit tous les dispositifs et équipements de secours appropriés, souvent doublés, voire triplés.
2. Surveillance : Pendant la phase d’exploitation de la centrale on cherche à limiter l’occurrence des incidents et à arrêter leur évolution (prévention, surveillance, action pour revenir à un état sûr).
3. La troisième disposition consiste à limiter les conséquences de la défaillance au cas où une situation accidentelle surviendrait. Des procédures décrivent les actions à effectuer selon le type d’accident survenu, afin de le maîtriser et d’en limiter les conséquences.
Ces mesures gouvernent donc l’exploitation des centrales nucléaires dans les différents contextes qui sont le fonctionnement normal, en cas d'incident, ou de risque de relâchement de produit radioactif.
Le confinement des matières radioactives est une mesure conçus pour garantir la sûreté des centrales nucléaires. Cela consiste à enfermer dans trois barrières de confinement superposées les produits radioactifs présents dans le cœur du réacteur. Pour éviter la défaillance de ces barrières, trois fonctions doivent être assurées en permanence.46
1. contrôler l'évolution de la fission par le bore contenu dans l'eau du circuit primaire et par les grappes de commande. Ceux-ci en absorbant les neutrons permettent de limiter la puissance du réacteur. On évite ainsi toute fusion des gaines du combustible due à un dégagement de chaleur trop important.
2. contrôler le refroidissement du cœur du réacteur par la circulation d'eau. Le refroidissement évite la fusion de la gaine du combustible.
3. contrôler le confinement c'est à dire l'étanchéité des barrières pour empêcher la dispersion des produits radioactifs en cas d'accident
En plus des mesures citées ci-dessus, d’autres mesures doivent être pris en considération pour améliorer la sureté nucléaire.
La formation des personnels
La qualité des matériels
Le retour d’expérience
La coopération internationale
c) C’est l’agence internationale de l’énergie atomique (AIEA) qui, sous l’égide des Nations unies, œuvre pour la coopération dans l’utilisation pacifique du nucléaire et veille au respect du traité de non-prolifération (vise à réduire le risque que l'arme nucléaire se répande à travers le monde).
46 http://info-nucleaire.jimdo.com/la-sureté/
7.2 Fukushima a) Type de réacteur b) Causes de l’accident
a) La centrale nucléaire de Fukushima Daiichi (exploitée par TEPCO) possède 6 réacteurs nucléaires de type REB (réacteur à eau bouillante). Dans un REB l’eau est directement transformée en vapeur dans la cuve et envoyée dans la turbine qui produit l’électricité. L’eau, qui circule au travers des assemblages combustibles, entre en ébullition dans la partie haute du cœur et la vapeur produite va directement à la turbine pour se détendre, et se recondenser ensuite en eau. Il n’y a donc qu’un seul circuit.47
b) Lorsque le séisme survient, les capteurs sismique arrête automatiquement les trois réacteurs en service de la centrale. Mais les matériaux fissiles continuent de dégager une chaleur résiduelle. La centrale perd aussi son alimentation électrique. Les générateurs de secours se mettent alors en marche pour refroidir les cœurs nucléaires. Le tsunami qui atteint la centrale moins d’une heure plus tard inondent les groupes électrogènes. Les réacteurs ne sont plus refroidis par les turbines, les cœurs chauffent et l’eau s’évapore. Les tubes de combustibles nucléaire, habituellement immergé, se retrouvent à l’air libre. Ils réagissent chimiquement et produisent entre autre de l’hydrogène. Pour éviter une surpression, les ingénieurs décident de relâcher de la vapeur radioactive dans l’atmosphère. L’hydrogène ainsi relâché produit une forte explosion au contact de l’oxygène.
Donc on voit que les réacteurs 1, 2 et 3 de la centrale se sont arrêtés normalement et automatiquement dès les premières secousses du séisme. Mais ensuite, le tsunami d’une ampleur considérable a submergé les digues anti-tsunami puis noyé les prises d’eau de refroidissement des centrales. Donc la principale cause de l’accident de la centrale de Fukushima est la défaillance du système de refroidissement.48
47 http://www.regards-citoyens.com/article-les-caracteristiques-du-reacteur-de-fukushima-n-1-le-monde-69162617.html
48 http://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/environnement-securite-energie-thematique_191/accident-nucleaire-de-fukushima-causes-et-consequences-article_59904/
7.3 Energie nucléaire : part du nucléaire dans la production d’électricité de différents pays.
Voici la part du nucléaire dans la production d’électricité pour les pays demandé. (Source IAEA). L’Autriche n’y figure pas car elle ne possède pas de centrale nucléaire.
Country or
7.4 Perspectives de développement de l’énergie nucléaire dans le monde à moyen et long terme.
Si l'énergie nucléaire représente en moyenne aujourd'hui une part relativement modeste de l'électricité produite dans le monde (cette part est en moyenne de 16% au niveau mondial et de 30% dans la zone OCDE Europe), la conviction qu'elle est appelée à se développer fortement au cours des prochaines décennies est de plus en plus partagée. L’énergie nucléaire se développera pour les raisons suivantes.
ses atouts propres
diminution des réserves énergétiques fossiles
nécessité de réduire les émissions de gaz à effet de serre
besoin d’une production centralisée en base d’électricité pour accompagner la croissance de la part des énergies renouvelables, par nature intermittentes et diffuses.
Nous allons maintenant analyser les principaux défis à relever pour garantir une expansion majeure de l’énergie nucléaire.
Même si d’autres développements technologiques sont attendus, le nucléaire est une technologie à maturité. Les obstacles à son développement sont plus d’ordre social, politique et financier que d’ordre technique. Avant qu’une expansion nucléaire significative puisse débuter dans un pays, un appui politique clair et soutenu du gouvernement sera nécessaire dans le cadre d’une stratégie globale pour relever les défis que représente un approvisionnement énergétique sûr et à coût abordable, tout en préservant l’environnement.
Ces dernières années, un certain nombre de gouvernements ont modifié leur approche vis-à-vis de l’énergie nucléaire et lui réservent désormais une place importante dans leur stratégie énergétique. D’autres sont en revanche plus réticent à intégrer le nucléaire dans leur bouquet énergétique. Pour qu’une expansion du nucléaire puisse se développer, il est nécessaire d’avoir une mobilisation des ressources industrielles, humaines et financières bien plus importante que celle actuellement en place. Une telle expansion mettrait des années à se réalisée, notamment parce qu’elle exigerait des investissements à grande échelle et une augmentation de la main d’œuvre possédant les compétences et la formation nécessaire. Non seulement les centrales nucléaires devraient être construite, mais une augmentation proportionnelle de l’extraction de l’uranium, du traitement et de la capacité de gestion des déchets serait aussi nécessaire. Une partie importante de la future expansion de l’approvisionnement en électricité aura lieu dans les grands pays en développement qui ne possédaient pas de vastes programmes nucléaires dans le passé. En s’industrialisant, ces pays auront une plus grande capacité d’expansion nucléaire. Au premier rang parmi eux figurent la Chine et l’Inde, tous deux déjà impliqués dans d’ambitieux programmes nucléaires. Si une importante phase d’expansion de l’énergie nucléaire débutait, on pourrait s’attendre à une augmentation durable de l’exploration de l’uranium et cela pourrait se traduire par la découverte de nombreuses autre sources d’uranium. Le temps nécessaire pour développer la capacité de production d’uranium pourrait représenter un plus grand défi en raison des investissements important nécessaires et la longue procédure d’agrément
applicables aux nouvelles mines dans plusieurs pays producteur. Cela souligne de nouveau l’importance du soutien des gouvernements dans l’expansion du nucléaire. L’accroissement de la capacité d’enrichissement d’uranium, nécessaire à la préparation du combustible de la plupart des réacteurs actuellement en service et de tous les modèles plus avancés (génération II, IV), devra également suivre le rythme de l’expansion nucléaire. Les technologies d’enrichissement sont cependant très sensibles et seulement très peu de pays les possèdent.
En principe ces pays pourraient développer leurs capacités pour approvisionner d’autres pays, ce qui présente peu de difficultés techniques. Toutefois, certains pays sont préoccupés qu’un nombre restreint d’Etat contrôle toutes les installations d’enrichissement en regard des conséquences en terme de sécurité d’approvisionnement. Les propositions visant à atténuer ces inquiétudes comprennent notamment des garanties juridiquement contraignantes applicables à l’approvisionnement par les pays qui disposent des technologies d’enrichissement ou l’établissement d’installations d’enrichissement sous contrôle multilatéral. Une extension majeure de l’énergie nucléaire impliquerait que les pays sans expérience préalable en matière de réglementation construisent des centrales nucléaires. Il sera donc de la responsabilité de la communauté internationale, en particulier des pays fournisseurs, de s’assurer que ces nouveaux pays nucléaire suivent des approches industrielles et réglementaire adaptées et mettent en œuvre des procédures légales appropriées (ex : sureté, déchet, etc.).L’AIEA s’est déjà engagée avec beaucoup de ces pays à développer leurs capacités institutionnelles dans ce domaine. Toutefois, la crainte d’un accident, renforcé récemment par celui de Fukushima, continue de peser lourdement sur la perception du public et affecte négativement la confiance mondiale envers l’énergie nucléaire. Il reste bien sûr le risque que des matériels ou des technologies développées pour une utilisation civile de la production d’électricité soient détournés à des fins militaires.
L’expansion de l’énergie nucléaire nécessite le renforcement du régime conventionnel de non-prolifération et l’assurance de sa mise en œuvre. Il faudra trouver un juste équilibre entre la réalisation des objectifs de non-prolifération et la garantie d’un approvisionnement suffisant pour les pays qui dépendant de l’énergie nucléaire.
Cours n°8
Rôles des énergies renouvelables ... 123 Avantage des énergies renouvelables ... 124 Economique ... 124 Potentiel de développement en Suisse ... 129 Biomasse ... 130 Avantages et inconvénients des biocarburants ... 138 Marché des biocarburants ... 139 Critiques des biocarburants ... 142 Biocarburants de 2ème génération ... 143 Perspective de développement des biocarburants de 2ème génération ... 144 Energie solaire... 146 Rayonnement solaire... 146 Conversion du rayonnement solaire en énergie ... 147 Conversion héliothermique ... 147 Capteurs héliothermiques ... 147 Capteur plan ... 147 Capteur à concentration ... 149 Intégration architecturale des capteurs plans ... 150 Dimensionnement des capteurs solaires ... 151 Choix du type de capteur ... 153
Palexpo ... 153 Energie éolienne ... 155 Origine ... 155 Transformation ... 155 Potentiel théorique ... 157 Potentiel technique ... 158 Choix du site ... 158 Critique des éoliennes ... 160 Perspective en Suisse ... 160 Pompes à chaleur... 162 Introduction ... 162 PAC air-eau ... 163 PAC sol-eau ... 163 PAC eau-eau ... 163 Fonctionnement ... 164 Coefficient de performance ... 165 Centrale de chauffe de l’EPFL ... 166 Exercices ... 167