Nucléaire et sécheresse

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Les médias nous montrent que la sécheresse de l’été 2019 aggrave l’étiage de nombreux fleuves, notamment la Loire et le Rhône. Or l’utilisation de leur eau pour le refroidissement des centrales nucléaires amène son réchauffement, lequel doit être limité avec juste raison. Ainsi, plusieurs réacteurs ont dû être arrêtés ou utilisés à puissance réduite. Selon plusieurs présentateurs, peut-être influencés par des associations antinucléaires, la sécheresse ferait découvrir un nouvel inconvénient des centrales nucléaires…

Quelle méconnaissance !

La transformation de la chaleur en énergie mécanique ne peut s’effectuer que selon le deuxième principe de la thermodynamique, dit principe de Carnot, selon lequel :

• Le fluide thermodynamique (vapeur d’eau le plus souvent) est porté à la température T₁ (°K) aussi élevée que possible par la chaleur reçue de la source chaude (fission nucléaire ou combustion de charbon, de pétrole, de gaz ou autre…)
• La détente du fluide thermodynamique produit l’énergie mécanique recherchée, et refroidit ce fluide jusqu’à la température T₂(°K) aussi basse que possible, ce qui nécessite le refroidissement du condenseur où la vapeur se transforme en liquide.
• Les quantités de chaleur (énergie thermique) émise par la source chaude, et reçue par la source froide, sont respectivement proportionnelles aux températures T₁ et T₂. L’énergie mécanique obtenue est la différence, proportionnelle à T₁ - T₂ .

De validité universelle, ce principe s’applique à toutes les centrales électrothermiques : fission nucléaire, charbon, fioul, gaz, biogaz, solaire thermique. Seules y échappent l’hydraulique et l’éolien, parce qu’elles ne partent pas de la chaleur, mais d’une énergie mécanique primaire exploitable, et le solaire à PPV qui produit directement de l’électricité à partir de la lumière.

Le rapport entre l’énergie thermique à évacuer par la source froide et l’énergie fournie dépend de T₁ plus que de T₂. Plus T₁ est élevé, meilleur sera le rendement en énergie mécanique.  Par ordre décroissant :

• Centrales à gaz à cycles combinés : le premier cycle est une turbine à gaz, le second une turbine à vapeur, le tout avec un rendement exceptionnel nettement supérieur à 50%.
• Centrales thermiques conventionnelles à vapeur, utilisant toute énergie thermique fossile ou non, avec des rendements de 35 à 45%.
• Centrales nucléaires à eau bouillante (EBR), car T₁ est limitée par les matériaux utilisés dans le cœur. Il n’en n’existe aucune en France, mais elles constituent plus de la moitié du parc mondial.
• Centrales nucléaires à eau pressurisée (EPR) pour la même raison, plus la présence d’un échangeur, appelé « générateur de vapeur » qui réduit T₁ de quelques degrés : c’est le prix de la sécurité apportée par le confinement de l’eau primaire contaminée, avec un rendement conventionnel de 33%.

 Les EPR, dont le fonctionnement est strictement exempt de CO₂, nécessitent un peu plus d’eau de refroidissement qu’une centrale à énergie fossile, mais les ordres de grandeur sont proches. Cet inconvénient mineur disparaît au bord de la mer dont la capacité de refroidissement est pratiquement illimitée, ce qui évite le recours à des réfrigérants atmosphériques.

Ces réfrigérants atmosphériques, nullement réservés aux centrales nucléaires, sont des cascades dans lesquelles l’eau tiédie par le refroidissement de T₂, se refroidit en s’évaporant partiellement avant d’être renvoyée dans le fleuve, pendant que l’air remonte dans le paraboloïde en se chargeant de vapeur d’eau qui condense à sa sortie en en nuage blanc, exclusivement constitué de gouttelettes d’eau du fleuve.

Avoir fait de ces réfrigérants très visibles le symbole du nucléaire est une double absurdité :

• Les centrales conventionnelles en utilisent aussi
• Le nuage qui s’en échappe ne peut pas être contaminé, car résultant d’une eau qui n’est jamais rentrée dans l’enceinte nucléaire.

Conclusion :  Si les militants antinucléaires étaient mieux informés :

• Ils raconteraient moins de bêtises,
• mais ils cesseraient d’être antinucléaires
• et notre climat y gagnerait beaucoup !

Pour mémoire : Les fluides impliqués dans les centrales électrothermiques :

Type de centrale	Nucléaire EPR (eau pressurisée)	Nucléaire EBR (eau bouillante)	Thermique conventionnelle
Transfert thermique	Eau primaire liquide contaminée	Eau liquide ou gaz contaminée utilisée dans la turbine	Néant
Fluide thermodynamique	Eau secondaire liquide ou gaz		Eau liquide ou gaz
Refroidissement	Fleuve ou mer	Fleuve ou mer	Fleuve ou  mer