Les centrales électriques

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I. Transformer l’énergie mécanique en énergie électrique : principe de l’alternateur

Lorsqu’on fait tourner un aimant à l’intérieur d’une bobine de fil conducteur, un courant électrique nait dans la bobine de fil : c’est le phénomène physique d’induction magnétique.

Le dispositif responsable de cette transformation est appelé : alternateur La dynamo de vélo est, par exemple un alternateur.

Quelle conversion d’énergie est réalisée par un alternateur ?

II. Production d’énergie électrique en France (année 2016) :

http://www.rte-france.com/sites/default/files/2016_bilan_electrique_synthese.pdf Entourer les sources d’énergies fossiles et les sources d’énergies renouvelables

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III. Les différents types de centrale :

1. Les centrales

La centrale hydroélectrique

Avantages Inconvénients

L’éolienne

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2. Les centrales électriques thermiques :

Centrale thermique classique

a. Compléter la chaine de transfert énergétique relative à la centrale :

b. Dans une centrale thermique classique, la vapeur d’eau est produite grâce à l’énergie libérée par des réactions de combustion chimiques :

Ecrire l’équation de la réaction de combustion du méthane de formule CH4 :

c. Expliquer l’utilité de la réserve d’eau froide (fleuve, tour de refroidissement…)

Brûleur - pompe

Turbine - alternateur

Energie Energie Energie

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Centrale thermique nucléaire https://www.youtube.com/watch?v=I09DhTubNqE

d. Compléter la chaine de transfert énergétique relative à la centrale :

e. Dans le cœur du réacteur, la source d’énergie est la réaction de fission nucléaire : sous l’effet d’un proton, un noyau d’uranium se casse en 2 et il se forme 2 nouveaux noyaux plus petits.

Exemple de réaction : compléter les réactions en indiquant le nombre de neutrons formés.

n Ba

Kr n

U

₀¹ ₃₆⁹³ ¹⁴⁰₅₆ ₀¹

235

92

+ ⎯ ⎯→ + +

f. Les produits des réactions sont radioactifs : ils constituent les « déchets nucléaires ».

Quel est l’intérêt des 3 circuits d’eau ? Colorier en rouge l’eau du circuit « primaire ».

g. Quel est le rôle des barres de contrôles ?

Turbine - alternateur

Energie Energie Energie

Réacteur

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Porcheville

Cruas

https://www.youtube.com/watch?v=I09DhTubNqE

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IV. La réaction de fission nucléaire :

https://www.youtube.com/watch?v=DQMdLsXLvGg https://www.youtube.com/watch?v=QOvygwpiqK8

La fission dégage de l’énergie sous forme de chaleur.

Au cours de la réaction de fission, de la masse disparait et est transformée en énergie selon la formule établie par Einstein 𝐸 = 𝑚. 𝑐²

Pourquoi faut-il contrôler la fission ?

Les 2 ou 3 neutrons produits lors de la réaction de fission sont

susceptibles, à leur tour, de provoquer une réaction de fission d’un noyau d’uranium. La réaction nucléaire peut ainsi se poursuivre de proche en proche.

L’énergie dégagée devient très vite considérable. Sans précautions, la réaction en chaîne conduit à une explosion : c’est ce qui se produit dans une bombe atomique.

Pour maîtriser la réaction il faut absorber un certain nombre de protons avec les barres de contrôles.

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V. Normes et mesures de radioactivité :

▪ Il y a irradiation lorsqu’on se trouve à proximité d’une source radioactive. On reçoit alors une partie du rayonnement émis par la source.

▪ La nocivité d’un rayonnement s’exprime en équivalent-dose ED dont l’unité est le Sievert (Sv).

Origine ED (μSv)

Irradiation naturelle Radionucéides

incorporés

dans l’organisme 240

Rayons cosmiques 300

Radioactivité du sol 400 Irradiation usuelle Montre à cadran

lumineux 5 à 100

télévision 10

Voisinage d’une centrale

nucléaire 20

ED (Sv) Effet

> 10 Mort

5

Diarrhées, vomissements, troubles

sanguins, 50% de mortalité

2 10% de mortalité

1

Troubles digestifs, stérilité, risque accru de

cancer 0,05 Modification de la

formule sanguine

▪ Il y a contamination lorsqu’on absorbe par ingestion ou respiration des produits radioactifs qui peuvent alors se désintégrer dans l’organisme.

▪ Chaque année, la France doit gérer environ 3000 kg de déchets de toutes natures par habitant.

Sur ces 3000 kg, 100 kg sont des déchets toxiques dont 1 kg de déchets nucléaires. Ces déchets nucléaires proviennent à 90 % de l’industrie électronucléaire (centrale, usine du cycle du combustible) et à 10 % des hopitaux, des autres industries et centres de recherche.

▪ Trois types des déchets : Déchets

Caractéristique Déchets A Déchets B Déchets C

Rayonnements émis  et    et  pendant

plusieurs siècles puis 

Activité Faible ou moyenne Faible ou moyenne Haute

Période Courte (< 30 ans) Longue (quelques siècles à quelques centaines de millénaires)

% 90 9,5 0,5

▪ Modes de stockage :

- Pour les déchets à vie courte de type A

Conditionnés dans des fûts en résine, en acier ou en béton, ils sont acheminés à Soulaines (Aube), le centre français de stockage de surface. Ils sont rangés dans des structures en béton et séparés par des espaces contenant du mortier ou des graviers. Une dalle de béton étanche referme l’ensemble.

- Pour les déchets à vie longue de type B et C

Les déchets de type B sont compactés et stockés dans des puits en béton à La Hague (Manche).

Les déchets de type C, les plus nocifs, sont concentrés eti vitrifiés, ils sont stockés dans des puits en béton ventilés, où ils continuent à se refroidir pendant environ trente à quarante ans, avant leur transfert dans un site de stockage définitif (mines ?)

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