Centrale nucléaire de Chooz-B, constitué de 2 réacteurs et d'autant de tours de refroidissement dans les Ardennes (©Burnod Jean-Louis)
Les « fumées blanches » s’échappant des grandes tours de réfrigération des centrales nucléaires sont constituées de vapeur d’eau formant un panache de dimension variable selon les conditions atmosphériques.
La vapeur d'eau au-dessus d'une centrale nucléaire
Lorsqu'il est question de centrales nucléaires, la plupart des personnes pensent spontanément aux grandes tours de refroidissement en béton des centrales nucléaires (tours dites « aéroréfrigérantes » ou « TAR »), d'où s'échappe des nuages de vapeur d'eau.
À la base de ces tours, de l’eau chaude est dispersée et mélangée à l’air ambiant. L’essentiel de cette eau se refroidit en tombant dans la cuve sous la tour pendant qu’une autre partie, entraînée par l’air ascendant, va se condenser en un véritable nuage de petites gouttelettes qui forme le panache.
Ce panache va disparaître car les gouttelettes vont se re-vaporiser dans l’air ambiant beaucoup plus sec. Quant à l’eau froide récupérée dans le bassin, elle sera pompée vers le condenseur de la turbine à vapeur pour servir de source froide dans le cycle de génération de l’électricité. À travers les tubes du condenseur, elle refroidira le circuit de l’eau secondaire, laquelle refroidit à son tour, à travers les générateurs de vapeur, l’eau primaire qui circule dans le réacteur nucléaire.
L’eau qui est dans le panache n’a donc pas été en contact avec la partie nucléaire de la centrale et elle ne présente donc pas de danger, mais elle est surveillée et contrôlée comme tout ce qui émane des centrales. Notons que toutes les tranches nucléaires ne comportent pas une tour de refroidissement : en « circuit ouvert », l'eau est prélevée puis rejetée directement dans une source extérieure (fleuve, mer).
Les tours de refroidissement, pas une spécificité nucléaire
Parmi les images associées à l’énergie nucléaire figurent souvent les grandes tours de refroidissement (aéroréfrigérantes) d’où s’échappe un panache de vapeur. Pourtant, toutes les tranches nucléaires ne comportent pas ce type de structure.
Dans une tranche nucléaire, l’eau sort du réacteur sous forme de vapeur. Une fois turbinée, elle est recueillie dans un condenseur avant d’être renvoyée vers le réacteur. Un circuit d’eau, dit de refroidissement, est nécessaire pour réaliser cette condensation. Il est alimenté par une source d’eau située à proximité de la centrale (mer, fleuve, rivière, etc). C’est principalement du débit de cette source extérieure que dépend la présence ou non d’une tour aéroréfrigérante.
Il existe en effet deux types de système de refroidissement différents :
- en circuit fermé : l’eau est prélevée dans un fleuve ou une rivière au débit limité. Réchauffée par le condenseur de la turbine, cette eau est ensuite refroidie au sein d’une tour aéroréfrigérante par le courant d’air qui monte à l’intérieur. Une partie de l’eau s’évapore dans l’atmosphère (elle ne présente pas de danger) tandis qu’une autre partie est renvoyée vers le condenseur. On a seulement besoin de compenser l’évaporation par un prélèvement modéré d’eau de la rivière ;
- en circuit ouvert : l’eau est prélevée dans un fleuve au débit important ou dans la mer. Après avoir traversé le condenseur de la turbine, l’eau est directement et intégralement rejetée, légèrement plus chaude, vers sa source.
Notons que les tours aéroréfrigérantes ne sont pas spécifiques aux centrales nucléaires. Elles équipent également des centrales thermiques à flamme (charbon, fioul, gaz).
