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Le combustible nucléaire

Dossier - L'énergie nucléaire de A à Z
DossierClassé sous :physique , énergie , nucléaire

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Au seul mot nucléaire, certains frissonnent. Reviennent à leur esprit les cours d'histoire et le champignon atomique ou encore le drame de Tchernobyl. Mais d'où vient cette énergie et que se passe-t-il derrière les murs d'une centrale nucléaire ?

  
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Dans les centrales nucléaires, c'est l'uranium 235 qui est le plus souvent utilisé comme combustible. Mais qu'est-ce que qu'un combustible nucléaire ?

L'uranium 235, combustible nucléaire. © DR

Combustible nucléaire : pourquoi l'uranium ?

Les principaux atomes fissiles sont l'uranium 233, l'uranium 235, le plutonium 239 et le plutonium 241. Seul l'uranium 235 se trouve à l'état naturel. C'est donc le plus souvent lui qui est utilisé comme combustible dans les centrales nucléaires.

Un combustible est, par définition, une matière qui fournit de la chaleur en brûlant. Les combustibles les plus connus sont le bois, le charbon, ou le pétrole. L'uranium utilisé dans les réacteurs des centrales nucléaires est appelé combustible car il dégage de la chaleur, non pas par réelle combustion mais par fission.

Caractéristiques de l'uranium

L'uranium naturel, sous forme de minerai, est un mélange de deux isotopes : l'uranium 238, de très loin le plus abondant, et l'uranium 235, sous forme de traces. Or, c'est précisément l'uranium 235, qui subit la fission nucléaire. L'enrichissement est l'opération qui consiste à augmenter la proportion d'uranium 235 dans la masse d'uranium.

La « combustion » d'une pastille d'uranium de 7 grammes peut libérer autant d'énergie qu'1 tonne de charbon. Le cœur d'un réacteur nucléaire, contient plusieurs millions de pastilles. Chacune va y séjourner pendant trois ou quatre ans. Des transformations s'opèrent pendant cette période : consommation progressive de l'uranium 235 et apparition de produits de fission. Au bout d'un certain temps, le combustible doit donc être retiré du réacteur. Il est renouvelé par tiers lors des « arrêts de tranche ».