Consommation d'un réacteur nucléaire: Uranium VS Pétrole (équivalence)

[Maximus Leo]

Quelle est la consommation massique d'un réacteur nucléaire et son équivalence en masse de pétrole?

A) Entendu dans un documentaire sur les brises glaces nucléaires russes:

300 g d'Uranium équivalent à 350 Tonnes de diesel sur 24h.
Puissance réelle = 75000cv.

Partant de ceci on peut faire quelques vérifications et estimations histoire d'avoir des ordres de grandeurs en tête:

10 kWh par L de mazout
11.9 MWh par T de mazout

Puissance thermique sur 24h = 11.9 * 350 / 24 = 173.5 MW
Puissance mécanique à rendement de 35% = 173.5 * 0.35 = 60.7 MW = 82 000 cv.

Or la puissance est donnée pour 75 000 cv soit 55 500 kW d'où rendement réel = 55.5 / 173.5 = 32%

Rapport des masses consommées = 1.2 million. Autrement dit: 1 gramme à la place de 1.2 Tonne. C'est "énorme".
On voit bien l'intérêt de l'uranium dans la propulsion de grands batiments maritimes!

Energie thermique fournies par 1kg d'Uranium = 11.9 * 350 000 / 0.3 = 13 883 333 kwh = 14 GWh
Energie thermique fournies par 1kg de mazout = 11.9 kWh

Et évidemment, on retrouve le rapport aux approximations près 14 GWh/11.9 kWh= 1.2 million

B) Corrolaire: on peut estimer la consommation d'uranium d'un réacteur nucléaire électrique.

Puissance mécanique d'un réacteur = 1 GW
Rendement = 30%
Puissance thermique d'un réacteur = 3.3 GW

Consommation d'uranium en kg/h pour un réacteur de 1GW à pleine puissance = 3.3/14 = 236 grammes.

Le facteur de charge est de l'ordre de 80%, on suppose le rendement constant, on obtient donc:

Consommation d'uranium quotidienne = 236 * 0.8 * 24 = 4.5 kg
Consommation annuelle d'un réacteur de 1GW = 4.5 * 365 = 1.6 Tonnes d'Uranium.

En réalité en France on a des réacteurs de 0.9GW, 1.3 GW et 1.5 GW donc faire les corrections: 1.44 T/an, 2.08 T/an et 2.4 T/an

Disons, vu l'incertitude sur le facteur de charge et le rendement : 1.5, 2 et 2.5 T/an.reacteur suivant le type.

Le lecteur intéressé pourra faire la somme de la consommation annuelle francaise d'uranium pour les 58 réacteurs en fonctionnement: http://fr.wikipedia.org/wiki/Liste_des_ ... _en_France
(encore qu'en ce moment, vu le vieillissement des centrales, on ne soit probablement plus à 80% de facteur de charge annuel).

Attention ce ne sont pas des déchets ultime après traitement.

Lire aussi:
https://www.econologie.com/forums/energie-nu ... t2172.html
https://www.econologie.com/forums/equivalenc ... t5501.html

ps: merci de pas (trop) troller sur le débat des déchets nucléaires.

Pour ses PWR actuels, EDF donne 33000 MW (thermiques) jour/ tonne d'uranium. Le combustible séjourne 3 ans dans le réacteur et il est renouvelé d'un tiers chaque année. (Source : Michel DURR, Ingénieur EDF). A partir de là on doit pouvoir calculer l'équivalent en mazout et en sachant qu'EDF utilise aussi des centrales thermiques au fuel, Cordemais par exemple, on pourra faire des comparaisons.

Si on prend les chiffres donnés par EDF, 1 kg d'uranium utilisé sur 3 ans équivaut à plus de 3000 tonnes de mazout (sauf erreur de ma part).

Mais la comparaison entre 1 kg d'uranium = n * tonnes de pétrole ça fait pas un peu argument de nucléocrate des années 50 ?

[Christophe]

Tu peux détailler ton calcul pour aboutir à un rapport de 1 kg à 3000 T?

Parce que moi je galère pour arriver à ce chiffre...

On a d'après l'ingé EDF:

A) 33000 MW.jour = 33 000 * 24 = 792 GWh / Tonne d'uranium (consommée à l'année?)

Sur une année on a donc 792 * 365 GWh / 2/3 Tonne d'uranium c'est ca?

Sur une journée 792 GWh = 792 000 000 kWh = 79 200 000 litres de mazout...à 0.8 de densité on a un rapport massique de 63000 T mazout pour 2/(3*365) = 0.0018 Tonnes = 1.8 kg d'uranium?

Rapport: monstrueux (trop)!

B) Si c'est 1 tonne consommée par jour pour faire les 792 GWh alors on obtiendrait un rapport de 1 kg pour 63 Tonnes? Ce qui reste cohérent (ordre de grandeur) avec les chiffres plus haut.

Je présume que la disparité vient des différences d'enrichissement et/ou si on parle en uranium fissible ou brut ?

[Capt_Maloche]

D'après Wiki :

C'est un métal lourd radioactif (émetteur alpha) de période très longue (~4,5 milliards d'années pour l'uranium 238 et ~700 millions pour l'uranium 235). Sa faible radioactivité, additionnée à celle de ses descendants dans la chaîne de désintégration, génère une puissance de 0,1 Watt par tonne, ce qui en fait, avec le thorium (quatre fois plus abondant, mais trois fois moins radioactif), la principale source de chaleur qui tend à maintenir les hautes températures du manteau terrestre, en ralentissant de beaucoup son refroidissement.

L'isotope 235U est le seul isotope fissile naturel. Sa fission libère une énergie voisine de 200 MeV par atome fissionné. Cette énergie est plus d'un million de fois supérieure à celle des combustibles fossiles pour une masse équivalente. De ce fait, l'uranium est devenu la principale matière première utilisée par l'industrie nucléaire.

on parle donc bien d'Uranium Pur

[Christophe]

Ok donc là on retrouve le rapport à 1 million que j'avais estimé dans le 1er message...

Problème: U235 pur = 100% d'enrichissement à l'U235, ce qui n'est pas le cas dans les réacteurs (4% d'enrichissement en France) !

[Maximus Leo]

Tu peux détailler ton calcul pour aboutir à un rapport de 1 kg à 3000 T?

Parce que moi je galère pour arriver à ce chiffre...

On a d'après l'ingé EDF:

A) 33000 MW.jour = 33 000 * 24 = 792 GWh / Tonne d'uranium (consommée à l'année?)
....Je présume que la disparité vient des différences d'enrichissement et/ou si on parle en uranium fissible ou brut ?

Bah... je n'ai pas la prétention d'être physicien atomiste mais c'est plus compliqué que ça. Voilà ce que je lis dans le document D28 de EDF, ça date d'avant Tchernobyl mais c'était (AMHA) plus fiable que ce qu'on raconte aujourd'hui, par exemple que le curium ou l'américium ne sont plus des produits de fission :

"L'utilisation du combustible dans un réacteur de type PWR correspond à la fission d'une partie de l'U 235 qu'il contient, d'une faible partie de l'U 238 (fission directe possible par les neutrons d'énergie supérieure à 1 MeV), à l'irradiation et à la capture de neutrons par de l'U 238 qui va donner du Pu 239, à la fission d'une partie de ce plutonium, à l'irradiation d'une autre partie pour donner du Pu240 et du Pu241 puis des transuraniens comme le curium, l'américium, le californium.

L'énergie dégagée provient pour :

51,3 % des fissions de U 235
8,3 % des fissons de U 238
35,3 % des fissions de Pu 239
5,1 % des fissions de Pu 241"

Donc, dans la tonne de combustible produisant 33000 MW.jour il y a 48,7 % d'éléments autres que l'U 235, c'est considérable, c'est quasiment la moitié.

[jonule]

une bonne info sur la pollution de la fabrication du combustible nucléaire, dans toute sa chaine, assez clair :

http://groupes.sortirdunucleaire.org/Nu ... 310#ecran2

il n'y a pas que les mines, les centrales et les déchets qui polluent, mais aussi la transformation du minerai en combustible, qui pollue en continu l'environnement, et nos enfants ...

"
1. Du Yellow cake au tetrafluorure d’uranium (UF4)

Après avoir été extrait de la roche dans des mines à l’autre bout de la planète, l’uranium est acheminé en France par bateau, sous forme de yellow cake, une pâte jaune. Une fois arrivé au port du Havre, de Sète ou de Fos, ce yellow cake est transporté par train jusque l’usine Comurhex Malvési près de Narbonne. Il y sera purifié et transformé en tetrafluorure d’uranium (UF4), une substance qui, au contact de l’humidité de l’air, peut générer une solution toxique et très corrosive qui peut percer le verre. L’UF4 est ensuite acheminé quotidiennement par la route jusque la Comurhex Pierrelatte, située sur le site du Tricastin). 3 à 5 camions radioactifs et dangereux empruntent ainsi chaque jour les autoroutes A9 et A7 dans le plus grand secret.

L’installation comprend de nombreux bassins à ciel ouvert, de décantation, d’évaporation, de lagunage et d’entreposage de plus de trois cent mille tonnes de boues nitratées radioactives. La CRIIRAD a révélé en 2006 que certains de ces bassins contiennent encore des traces de plutonium, substance extrêmement toxique et nocive.

L’usine utilise des produits radioactifs et chimiques (acide nitrique, ammoniaque, acide fluorhydrique) et rejette des substances toxiques dans l’environnement, polluant ainsi l’eau, l’air et le sol.

De nombreux accidents (inondation, rupture de digue...) ont été recensés ces dernières années à Malvési.

En outre, entre 2006 et 2009, l’installation a fonctionné en toute illégalité, sans avoir obtenu le statut d’installation nucléaire de base.

2. Du tetrafluorure d’uranium (UF4) à l’hexafluorure d’uranium (UF6)

L’uranium, sous forme d’UF4 est ensuite transporté par camion jusque l’usine Comurhex de Pierrelatte, sur le site du Tricastin dans la Drôme pour subir une nouvelle transformation. Après de nombreuses manipulations, qui elles aussi rejettent des radionucléides et des produits chimiques cancérigènes, l’uranium sera transformé en hexafluorure d’uranium (UF6 ). Cette forme d’uranium est un composé chimique corrosif, très actif et nocif qui réagit violemment tant avec l’eau qu’avec l’humidité de l’air.

L’UF6, n’est qu’une des multiples substances à risque que l’on peut trouver sur le site du Tricastin, véritable bombe à retardement présentant une concentration exceptionnelle de matières radioactives.
L’exploitant est régulièrement épinglé par l’ASN pour mauvaise gestion des matières sur son site.

3. De l’hexafluorure d’uranium (UF6) à l’uranium enrichi

Une fois ces deux étapes de transformation réalisées, l’uranium sera enrichi car l’uranium est trop pauvre en uranium 235 pour pouvoir être utilisé dans les réacteurs.

En France, l’enrichissement est réalisé à l’usine George Besse, appartenant à AREVA, elle aussi située sur le site du Tricastin. L’installation George Besse I, qui a fonctionné de 1978 à 2012 est aujourd’hui à l’arrêt. Le 7 juin 2012, l’usine George Besse II, a définitivement pris le relai pour l’enrichissement de l’uranium, désormais réalisé par centrifugation.

Cette nouvelle étape de transformation utilise une technique dangereuse et proliférante et entraine à nouveau des rejets chimiques et pollutions radioactives. En effet, cette technique facilite l’accès à la bombe atomique et est donc proliférante. Car pour obtenir l’uranium enrichi à 90 % qui entre dans la confection des bombes, il suffit de poursuivre l’enrichissement bien au delà des quelque 4 % demandés pour les réacteurs...

Ce procédé produit également des quantités considérables de déchets, sous forme d’uranium appauvri, qui est soit stocké en l’état, soit réutilisé pour fabriquer des armes à l’uranium appauvri qui ont été utilisées dans des conflits récents.


4. De l’uranium enrichi au combustible nucléaire

Une fois enrichi, l’uranium est ensuite acheminé (en général par le train, mais actuellement par camion, la voie ferrée étant en travaux) jusqu’à l’usine FBFC, à Romans-sur-Isère. Il y sera conditionné sous forme de pastilles qui seront placées dans des tubes, appelés "crayons", pour former les barres de combustible nucléaire. Ce combustible sera ensuite acheminé en train vers les 19 centrales françaises.

FBFC, filiale d’AREVA, est le premier producteur mondial de combustibles pour les réacteurs nucléaires à eau sous pression (REP).

L’usine FBFC, qui manipule de l’uranium enrichi, est un site à haut risque, dans lequel la culture de sûreté laisse à désirer... En 2011, le site a dû déclarer 15 incidents significatifs à l’Autorité de Sûreté Nucléaire, qui fustige la lenteur avec lesquelles se mettent en place les améliorations de la sûreté.
"

je sais pas si c'était dans l'émission de "c'est pas sorcier" ?

je ne met pas les liens des preuves de pollution et autres polémiques, en savoir plus :
http://groupes.sortirdunucleaire.org/Nu ... 310#ecran2

[Christophe]

Jean-Marc Jancovici parle également de l'équivalence 1g d'uranium à 1 000 000 g de pétrole dans cette vidéo, vers 1h:

Comme c'est le même chiffre que j'avais calculé en 2010 plus haut, je présume qu'il parle d'Uranium 238 enrichi 4% d'U235 fissible utilisé dans les centrales actuelles...