Puissance d'une centrale nucléaire

[EspritTordu]

Bonjour,

Pourquoi une centrale nucléaire classique en France, ne fournit-elle qu'un 1GW d'électricité (25%) alors qu'elle produit près de 4 GW d'énergie thermique? Où passe l'énergie, dans les systèmes de refroidissement?

Merci d'avance.
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[chatelot16]

bin oui ca part dans l'espece de tour qui fait un grand panache de brouillard

si tu habite a coté d'une centrale il n'y a que quelque tuyaux a mettre pour avoir du chauffage gratuit

il faudrait construire des centrales nucleaires dans les ville : on aurait tous du chauffage gratuit

[dédé29]

bonjour
Ce qui conduit à ne pouvoir convertir qu 'environ 30% de la chaleur produite par le réacteur en énergie mécanique et donc en électricité ,c'est le deuxième principe de la thermodydamique .La centrale nucléaire fonctionne suivant le cycle de Carnot (aux soutirages près) comme une centrale classique (fuel,gaz,charbon );le réacteur ne fait que fournir de la vapeur comme une chaudière classique !

[SK69202]

Bonsoir,

il faudrait construire des centrales nucleaires dans les ville : on aurait tous du chauffage gratuit

Et on économiserait les pertes dues au transport de l'électricité !

Le rendement est aussi limité par la température limitée que peut avoir l'eau sous pression.


@+

[A voir en vidéo sur Futura]

[chatelot16]

le rendement des centrale nucleaire est moins bon que celui des centrales thermiques a charbon car pour des raisons de securité on se contente de temperature moins elevé

[DavidDB]

Salut,

Ce n'est pas optimiste 25% de rendement???

Il me semble avoir lu je ne sais plus où que le rendement global était inférieure à 4% pour le nucléaire (à confirmer, car ce n'est qu'un souvenir qui m'avait marqué...)

David.

[chatelot16]

25% c'est tout a fait realiste de la chaleur de l'uranium a l'electricité qui sort de la centrale , c'est peu etre meme mieux

4% ca doit etre le chiffre d'un anti nucleaire qui compte aussi les perte dans les ligne et les transfo , la consomation des voitures et des camion de l'edf , les depense d'energie dans les mines d'uranium et je ne sais quoi encore

[DavidDB]

Oui, c'était avec perte de ligne, perte entre chaque étage des circuits haute/moyenne/basse pression, frottement pompes/engins tournants et tout le tralala...

Ces 4% venait principalement de la différence de température entre l'uranium et le circuit basse pression de l'alternateur qui est énorme et inexploitée...
Ne pas oublier non plus que pourcentage de l'uranium utilisé par la centrale est très faible par rapport à sa valeur énergétique réelle, ce qu fait chuter fortement le rendement global.
Autrement dit, quand la centrale met au rebus l'uranium, il reste encore une quantité non négligeable d'énergie non utilisée.

25% par contre, c'est optimiste et c'est les chiffres d'un pro-nucléaire...

David.

[YBaCuO]

Salut,

Ce n'est pas optimiste 25% de rendement???

Il me semble avoir lu je ne sais plus où que le rendement global était inférieure à 4% pour le nucléaire (à confirmer, car ce n'est qu'un souvenir qui m'avait marqué...)

David.

Bonjour,
C'est autour de 32-33% pour les REP 900 MWe et 34-35% pour les REP 1300 et 1450 MWe.

[DavidDB]

D'accord, c'est 30% pour le rendement de la centrale en l'état en occultant toute une partie...

Dans le rendement global, il faut prendre en compte l'utilisation de l'uranium et les pertes de lignes...

Dans les centrales actuelles, utilise-ton 50% du potentiel présent dans l'uranium???
Je crois me souvenir que c'est moins (à confirmer car je ne suis pas un spécialiste du nucléaire).

Donc, de 33% on passe immédiatement à 16% de rendement global, si je ne me trompe pas ?

David.

[EspritTordu]

3-4% c'est le rendement de la chaudière nucléaire, non?

Ne peut-on pas multiplier les lignes de production electriques sur une même chaudière pour augmenter le rendement (ou peut-être cela réduit le rendement?)?

Ce ne sont pas les japonais qui exploitent cette chaleur perdue de leur moteur pour désaler de l'eau de mer (ce qui pour des insulaires est capital)?
L'utilisation de la chaleur complémentaire d'un réacteur ne pourrait-elle pas être utilisé pour stocker sous forme chimique de l'énergie à grande échelle?

[invite1762dbc2]

Bonjour

Qu'elle est la température
- de la vapeur à la turbine
- avant rechauffage en vapeur utilisable
- de l'eau à l'entrée et à la sortie des couling tower puisque c'est déjà de l'eau donc condensée (je me trompe???)

Je n'ai jamais compris pourquoi on refroidissait de l'eau à ce point pour la réchauffer par la suite. Sur les bateaux à vapeur on ne faisait jamais ça : il y a certes un condenseur qui marche en partie à l'eau de mer mais pas de tour de refroidissement.

Cordialement.
________________________
Le cheval-vapeur est le meilleur ami de l'homme. Vahé Godel

[YBaCuO]

3-4% c'est le rendement de la chaudière nucléaire, non?

33% est le rapport entre la puissance électrique nette et la puissance thermique. C'est moins que le rendement des centrales themiques classiques qui grimpe à 45%, car la vapeur surchauffée peut atteindre les 550° alors que dans le circuit primaire des centrales nucléaires la température est au alentour de 320°.

Pour ce qui concerne le rendement des 3-4% je ne vois pas ce qu'il représente. Les pertes réseaux comptent pour 6% de la consommation d'électricité.
Après parler de rendement de l'uranium n'a plus vraiment de sens. Les rendements cités plus haut réfèrent au cycle thermodynamique, le fonctionnement d'une centrale nucléaire est comparable à n'importe quelle machine thermique. Comparer de l'uranium et du charbon n'a plus de sens (1 tonne d'uranium naturel est équivalent énergétiquement à 14000 tonnes d'équivalent charbon pour les REP, avec des surgénérateurs on peut multiplier ce nombre par 20).

Enfin pour comparer plusieurs filières nucléaires entre elles, de nouvelles grandeurs apparaissent comme l'UTS (unités de travail de séparation) c'est une mesure de travail necessaire pour obtenir de l'uranium enrichi. Par exemple un an de fonctionnement d'un réacteur de 1000MWe necessite 100 000 UTS.

[DavidDB]

Salut,

Après parler de rendement de l'uranium n'a plus vraiment de sens

Bien si, pour moi c'est très important...
Pour faire une analogie :
La consommation en carburant d'un véhicule est de 12 litres aux 100Km, mais il ne brûle réellement que 6 Litres aux 100km. Quels chiffres tu prends en compte???
Moi, je me base sur les 12 litres et non sur les 6 litres...
Apparemment avec le nucléaire, c'est l'inverse, on se base sur ce qui à été "brûlé" et non sur la consommation réelle ce qui fait au final un rendement deux fois supérieure à la réalité...

David.

[chatelot16]

Je n'ai jamais compris pourquoi on refroidissait de l'eau à ce point pour la réchauffer par la suite. Sur les bateaux à vapeur on ne faisait jamais ça : il y a certes un condenseur qui marche en partie à l'eau de mer mais pas de tour de refroidissement.

le condenseur est mieux placé dans un bateau que dans une centrale qui n'est pas au bord de la mer

dans un bateau il y a tout le volume de la mer a temperature constante : il suffit de pomper de l'eau de mer pour refroidir le condenseur

pour une centrale nucleaire si l'on fait passer tout le debit de la riviere dans le condenseur l'eau va ressortir trop chaude et les poissons ne seront pas content : donc on refroidi l'eau au contact de l'air , et une partie se vaporise en brouillard mais on rejette l'eau a la riviere a une temperature raisonable

[invite1762dbc2]

pour une centrale nucleaire si l'on fait passer tout le debit de la riviere dans le condenseur l'eau va ressortir trop chaude et les poissons ne seront pas content : donc on refroidi l'eau au contact de l'air , et une partie se vaporise en brouillard mais on rejette l'eau a la riviere a une temperature raisonable

Ben là j'ai compris
j'avais loupé une étape qui était pompage rivière et rejet dans rivière.

Merci

Cordialement
___________________________
Jette le chanceux dans la rivière, il en ressortira avec un poisson dans la bouche. Proverbe arabe

[YBaCuO]

Qu'elle est la température
- de la vapeur à la turbine
- avant rechauffage en vapeur utilisable
- de l'eau à l'entrée et à la sortie des couling tower puisque c'est déjà de l'eau donc condensée (je me trompe???)

Voici un lien avec quelques infos:
http://www.ensmp.fr/Fr/Services/Pres.../Nucleaire.pdf
Apparement il n'y a réchauffe qu'entre les turbines HP et BP.
Il me semble qu'il existe des brochures décrivant les caractéristiques des centrales mais je n'en ai pas trouvées.

Pour faire une analogie :
La consommation en carburant d'un véhicule est de 12 litres aux 100Km, mais il ne brûle réellement que 6 Litres aux 100km. Quels chiffres tu prends en compte???
David.

Je ne comprends pas bien ton exemple soit c'est 12 L soit c'est 6L.

Un rendement d'un système se définit comme le rapport d'une sortie sur une entrée.
Pour les machines thermiques la sortie est la puissance mécanique utile et en entrée la puissance calorifique apportée par un combustible.

On ne peut parler de rendements entre plusieurs systèmes que s'ils fournissent la même sortie avec la même entrée.
Qu'entends-tu par rendement global? (Celui dont tu penses être de 4%)

[DavidDB]

Bien, c'est simple (du moins pour moi...) :

Tu utilises 12 litres d'essence pour faire 100Km, mais seulement 6 litres sont correctement brûlés et utilisés par le moteur, les 6 litres restant n'étant pas brûlés mais rejetés sous forme de vapeur d'essence.
Donc, c'est le même principe pour l'uranium, on utilise 50% du potentiel énergétique, et les autres 50% ne sont pas utilisé et se retrouve comme "déchet". Au final le rendement utile de l'uranium n'est plus que de 50%...

P.S. : le chiffre du potentiel utilisable de 50% est confirmer, car le nucléaire n'est pas ma spécialité....

De mes souvenirs, le chiffre de 4% correspondait à toute la filière nécessaire pour une centrale nucléaire afin de produire 1KW/h utilisable et ne prenait pas simplement en compte le rendement calorifique de la centrale...

Maintenant, il est vrai que 4% paraît peu, et que ce chiffre devrait probablement être revu à la hausse...

Au vu de ton intervention, je dirais 35% - 16%(pourcentage utilisé de l'Uranium)- 6%(perte de lignes) = 13%

Reste encore à voir si 50% de taux d'utilisation de l'uranium fait réellement chuter le rendement global de 50%...

David.

[YBaCuO]

Bien, c'est simple (du moins pour moi...) :

Tu utilises 12 litres d'essence pour faire 100Km, mais seulement 6 litres sont correctement brûlés et utilisés par le moteur, les 6 litres restant n'étant pas brûlés mais rejetés sous forme de vapeur d'essence.
Donc, c'est le même principe pour l'uranium, on utilise 50% du potentiel énergétique, et les autres 50% ne sont pas utilisé et se retrouve comme "déchet". Au final le rendement utile de l'uranium n'est plus que de 50%...

Ok J'ai compris.
Là on rentre carrément dans le génie nucléaire.
Pour simplifier dans un réacteur seul l'uranium 235 libère de l'énergie, on dit qu'il est fissible car lorsqu'il reçoit un neutron celui-ci ce désintègre et émet plusieurs autres neutrons. Mais dans la nature l'U235 ne représente que 0,7% de l'uranium, le reste se compose d'U238. Les centrales EDF ont besoin d'un enrichissement initiale en U235 d'environ 2,3% (des centrales à l'étranger peuvent fonctionner avec de l'uranium naturel). L'enrichissement est couteux en énergie, l'usine Eurodif du Tricastin consomme 6% de la production nationale soit les 2/3 de la capacité de la centrale du Tricastin (4x 915 MW), il est prévu de changer le process d'enrichissement en 2007 afin de diminuer la consommation par 40. Ensuite dans le réacteur la teneur en U235 baisse, la performance diminue, il faut alors retirer le combustible. Ce combustible contient toujours une certaine quantité d'U235 mais aussi du plutonium et d'autres déchets. Dans certains pays le combustible est stocké, en France on le recycle pour récupérer l'U235 et le plutonium celui-ci est utiliser pour faire du combustible Mox (car il est aussi fissible mais n'existe pas à l'état naturel).

Il existe des moyens de mieux exploiter le potentiel de l'uranium : c'est le surgénérateur. En effet l'U238 qui représente 99,3% n'est pas fissible mais est fertile, c'est à dire qu'il peut être transmuté en plutonium après avoir reçu un neutron. Donc dans un tel réacteur, c'est le plutonium qui fournie de l'énergie mais celui-ci est régénérer par la transmutation de l'U238. On peut même générer plus de plutonium que le réacteur n'en consomme, c'est pour cette raison que l'on appelle surgénérateur. Ce surplus de plutonium peut être employé ensuite dans les réacteurs conventionnels.

Cela est pour montrer que le domaine de l'énergie atomique est très vaste, différentes technologies existent utilisant différentes propriétés de la matière.
Si tu veux calculer le potentiel énergétique absolue de la matière utilise l'équation E=Mc². Mais on voit bien que le calcul du rendement se trouve embrouillé et d'autres considérations sont plus importantes à prendre compte que le rendement.

Après plus plus de détail je ne suis plus compétent, il faut l'avis d'un ingénieur spécialisé dans ce domaine.

Au vu de ton intervention, je dirais 35% - 16%(pourcentage utilisé de l'Uranium)- 6%(perte de lignes) = 13%
David.

On ne soustrait pas des rendements entre eux, on les multiplient.
Au passage si tu veux prendre en compte la consommation comme Eurodif, il faut penser à retirer l'énergie nécessaire à l'enrichissement de l'uranium destiné à l'exportation (1/3 ou 25%(à vérifier) de l'enrichissement mondial).

[DavidDB]

Là on rentre carrément dans le génie nucléaire.

Je ne crois pas que cela soit réellement du génie nucléaire.
Je l'ai bien lu quelque part, ce potentiel énergétique réellement utilisé par une centrale, ce n'est pas secret défense...

Moi, je me demande simplement pourquoi le rendement d'une centrale ne tient pas compte de ce paramètre comme on le fait pour une centrale thermique ou un simple moteur à explosion.
Car, avec un rendement de 30-35% il est impossible que ce paramètre soit pris en compte, comparativement aux rendements des autres types de centrales électriques...

Citation:
Au vu de ton intervention, je dirais 35% - 16%(pourcentage utilisé de l'Uranium)- 6%(perte de lignes) = 13%

On ne soustrait pas des rendements entre eux, on les multiplient.

Quel est ton résultat, car multiplier, je ne comprends pas.

Sinon, pour le reste de ta démonstration, je l'avais déjà lu...
Par contre, il me semblait que la France utilisait actuellement de l'uranium 235 enrichit à 5% et non 2.3%
Bon sang, encore un chiffre...

David.

[chatelot16]

Quel est ton résultat, car multiplier, je ne comprends pas.

mauvais calcul
35% - 16%(pourcentage utilisé de l'Uranium)- 6%(perte de lignes) = 13%

vrai calcul
35% = rendement 0.35

16% utilisé = rendement 0.16

6% perte = 94% transmis = rendement 0.94

rendement total 0.35 x 0.16 x 0.94 = 0,05264 = 5.2%

ce n'est qu'une lecon de calcul car je ne sais pas ce que valent les données

[EspritTordu]

C'est la cogénération, la production de chaleur pour le désalement et d'électricité. Dans ce cas le rendement doit monter en flèche, non?

[YBaCuO]

Je l'ai bien lu quelque part, ce potentiel énergétique réellement utilisé par une centrale, ce n'est pas secret défense...

Moi, je me demande simplement pourquoi le rendement d'une centrale ne tient pas compte de ce paramètre comme on le fait pour une centrale thermique ou un simple moteur à explosion.
Car, avec un rendement de 30-35% il est impossible que ce paramètre soit pris en compte, comparativement aux rendements des autres types de centrales électriques...

Comment définir ce potentiel énergétique?
De la même façon comment calculer le rendement d'une centrale hydraulique?
Est-ce que l'on prend en compte les pertes dans les canalisations et la turbine et faut-il prendre en compte les infiltrations d'eau, l'évaporation des lacs...
Je crois que par convention on applique un rendement de un.

Le rendement de 30-35% est calculée de la même façon que celui d'une centrale thermique classique.

Par contre, il me semblait que la France utilisait actuellement de l'uranium 235 enrichit à 5% et non 2.3%
Bon sang, encore un chiffre...
David.

Tu as sûrement raison. 2,3% est l'enrichissement initial moyen. Comme le coeur est géré par tiers ou par quart, les 5% pourraient correspondre à l'enrichissement initial d'un quart.


Pour les cas simples, le calcul des rendements, si on suppose le rendement d'une centrale de 35% et les pertes en lignes de 6%. Le rendement global est 35%*(1-6%)=35%*94%=33%.
Mais lorsque le calcul devient compliqué il faut travailler sur des bilans, comme par exemple la page 5 (p7 du pdf) de ce document:
http://www.industrie.gouv.fr/energie...df/reperes.pdf
Tout le problème est de savoir quelles conventions sont utilisées.

[alopex]

DavidDB: "Tu utilises 12 litres d'essence pour faire 100Km, mais seulement 6 litres sont correctement brûlés et utilisés par le moteur, les 6 litres restant n'étant pas brûlés mais rejetés sous forme de vapeur d'essence."
-> C'est de l'humour?? Si c'était vrai, on trouverait des ruisseaux d'essence au bord des routes... Les 12 litres sont brulés intégralement a epsilon près (HC imbrulés). Par contre, la chaleur dégagée par ces 12 litres soit environ 120 kWh est transformée à 30-35% en énergie mécanique, le reste est dissipé sous forme de chaleur (50% à l'échappement, 50% dans le radiateur via le liquide de refroidissement.
Sinon, je vous rappelle qu'il faut une température la plus faible possible au condenseur, pas pour les poissons (tout le monde s'en fout), mais pour améliorer le rendement du cycle en augmentant le vide relatif en dernier étage de turbine, et donc le taux de détente global.
Il faut aussi se méfier de ses rendements de filières globales. Ca parait intellectuellement séduisant mais bon... Par exemple pour le pétrole, il faudrait alors tenir compte du rendement de la photosynthèse par rapport à l'énergie solaire (1% environ). Car le pétrole est issu de la biomasse ne l'oublions pas.

[YBaCuO]

Pour David:
J'ai trouvé un tableau qui peut t'intéresser mais ça ne répond pas à la question du rendement global:
Cliquer sur l'icone "aperçu" en haut à droite sur cette page:
http://www.oecdbookshop.org/oecd/dis...J&CID=&LANG=EN
Le tableau "Equivalents énergétiques de l'uranium utilisés dans divers types de réacteurs" se trouve à la page 390.

[DavidDB]

Salut,

-> C'est de l'humour?? Si c'était vrai, on trouverait des ruisseaux d'essence au bord des routes...

Bien oui, c'est une analogie, les chiffres ne représentent évidemment pas la réalité sur un moteur thermique...

Je crois que par convention on applique un rendement de un.

Le rendement de 30-35% est calculée de la même façon que celui d'une centrale thermique classique.

D'accord, c'est une convention...
Par contre, le potentiel utilisable du charbon/eau/pétrole/... est largement supérieur aux 50% de taux d'utilisation de l'uranium...
Ce qui fait au final un rendement bien plus faible pour la centrale nucléaire que les 30-35% annoncé...

Sinon, c'est bien 50% du potentiel de l'uranium 235-238 qui est utilisé(j'ai retrouvé un article), un extrait court :

<<Les charges sont changées au taux de combustion de 50%>>
<<Toutefois, de hauts taux de combustion détériorent la gaine et les caractéristiques neutroniques du cœur (sûreté des plans de chargement).>>

Donc, c'est pour préserver l'infrastructure et garder une sécurité acceptable...

David.

[YBaCuO]

<<Les charges sont changées au taux de combustion de 50%>>
<<Toutefois, de hauts taux de combustion détériorent la gaine et les caractéristiques neutroniques du cœur (sûreté des plans de chargement).>>

Donc, c'est pour préserver l'infrastructure et garder une sécurité acceptable...

David.

Il faut prendre en compte aussi le cycle du combustible et de son recyclage.
On peut dire que ce taux de combustion correspond à un optimun technico-économique et qu'il est techniquement contraignant et économiquement peu intéressant d'aller au delà.

Une question! A quoi correspond ce taux combustion?
Je m'explique, prenons une centrale REP 1300, 1/3 du combustible est changé tous les 18 mois par de l'uranium enrichi à 4% (Données du CEA).
Supposons que l'on change le combustible à un taux de combustion de 50%.
On aura donc en début de campagne 1/3 du combustible à 4%, 1/3 à 2%, et 1/3 à 1% (2 est la moitié de 4 et 1 la moitié de 2). Ce qui fait un taux d'enrichissement initial moyen de 2,3%, soit le nombre fourni aussi par le CEA.
Cela semble confirmer mon raisonnement.
Après une campagne de 18 mois le réacteur contiendra alors 1/3 du combustible à 2%, 1/3 à 1% et 1/3 à 0,5%, ce dernier tiers sera remplacé par un nouveau combustible.
Donc en fait le combustible rentre enrichi à 4% et ressort enrichi à 0,5%.
Si ce que je raconte est juste, le remplacement à un taux de combustion de 50%, signifierait en fait d'utiliser les 7/8 de l'U235.

[DavidDB]

Le taux d'utilisation (combustion) est pris sur les "barrettes" usagées d'environ 3ans (je n'ai pas lu 18mois) et ne tient pas compte du renouvellement périodique par tranche du réacteur.

Voici un autre extrait démontrant le taux d'utilisation de 50% du combustible :
100 kilos d’uranium (composés de 97 kg d’uranium 238 et de 3 kg d’uranium 235) deviennent 95 kg d’uranium 238, 1 kg d’uranium 235 (2kg ont été fissionnés), 1 kg de plutonium 239 (sur les 2 kg obtenus par transformation de l’uranium 238, 1 kg a été fissionné), 3 kg de produits de fission très divers et, à l’état de traces, des éléments appelés ’actinides mineurs’ tels le curium et l’américium.

On ne peut pas descendre en dessous de 50% pour des raisons d'intégrité du réacteur et des raisons de sécurité acceptable (post précédent) et donc il n'y a pas de combustible à 1% dans le réacteur.

Par contre, dans cet exemple ont est à 3% d'U235...

On peut dire que ce taux de combustion correspond à un optimun technico-économique et qu'il est techniquement contraignant et économiquement peu intéressant d'aller au delà.

Oui, mais n'utiliser réellement que 50% du potentiel (qui ne tient pas compte du recyclage et de la réutilisation pour d'autres réacteurs) du combustible fait lourdement chuter le rendement, sauf si par convention on applique un rendement de 1 pour le combustible...

Enfin, ce que je retiens de ce fil, c’est que le rendement annoncé, ne tient compte que du rendement thermique de l’installation, et qu'il est difficile de chiffrer le rendement global de la filière depuis la production jusqu'a la consommation.

David.

[YBaCuO]

Je ne vois pas d'où viennent les 50% dans l'exemple.

Par contre, dans cet exemple ont est à 3% d'U235...

C'est 3% pour des rechargements par tiers lors de campagnes de 12 mois et 4% pour des campagnes de 18 mois.
3% devient cohérent avec les 3 ans.

Enfin, ce que je retiens de ce fil, c’est que le rendement annoncé, ne tient compte que du rendement thermique de l’installation, et qu'il est difficile de chiffrer le rendement global de la filière depuis la production jusqu'a la consommation.

J'adhère à cette remarque.

[DavidDB]

Je ne vois pas d'où viennent les 50% dans l'exemple.

Les calculs ne sont pas de moi, et je les ai lu à plusieurs reprises...

Faits une recherche avec gogol sur "usure combustible U235/238" et tu retrouveras les 50% avec le genre de calculs de mon post précedent...

Moi je ne suis pas un matheux mais :
97Kg U238 devient 95Kg de U238 soit 2.1% d'utilisation
3 kg U235 devient 1 Kg de U235 soit 66% d'utilisation

La relation des deux chiffres(plus les poussières des autres composants) doit surement donner 50% d'utilisation. De plus, ce taux d'utilisation ne peux pas être dépassé pour éviter les problèmes énnoncés dans mes deux posts précédents...

David.