Les sous-marins nucléaires comme le Sous-marin Nucléaire Lanceur d’Engins (SNLE) Le Redoutable a besoin d’une grande quantité d’énergie pour :
- assurer sa propulsion,
- produire de l’électricité, de l’eau potable et de l’oxygène nécessaires à la vie de l’équipage.
Pour produire cette énergie, le sous-marin nucléaire est équipé d’une centrale nucléaire embarquée, fonctionnant selon les mêmes principes qu’une centrale nucléaire « classique ».
Cuve du réacteur nucléaire du Sous-marin Nucléaire Lanceur d’Engins (SNLE) Le Redoutable © DCNS
Quel sont les intérêts essentiels du combustible nucléaire ?
- Il ne nécessite pas d’apport d’oxygène pour produire de l’énergie. Le sous-marin nucléaire n’a donc pas besoin de remonter régulièrement à la surface, au contact de l’air atmosphérique.
Cela augmente donc la discrétion du sous-marin nucléaire.
- Il représente un très faible encombrement par rapport à son équivalent énergétique en pétrole : 1 g d’Uranium 235 produit autant d’énergie que 1,850 tonne de pétrole !
Le sous-marin nucléaire dispose d’une autonomie quasi illimitée.
La centrale nucléaire du SNLE Le Redoutable est basée sur la fission d’atomes d’uranium 235.
Cette réaction de fission consiste à casser des noyaux d’uranium 235 sous l’impact de neutrons, ce qui libère une très grande quantité d’énergie.
La réaction de fission donne naissance à de nouveaux composés (produits de fission), mais également à de nouveaux neutrons (en moyenne, la fission d’un atome donne naissance à 2,5 neutrons).
Si elle n’est pas maîtrisée, la réaction nucléaire s’emballe car un neutron produit à son tour 2,5 neutrons, qui produisent eux-mêmes 2,5 x 2,5 = 6,25 neutrons, etc.
Le contrôle de la réaction est effectué au moyen de « croix ou barres de contrôle » contenant un produit neutrophage qui absorbe les neutrons produits en excès par la réaction.
La réaction nucléaire se produit dans la cuve contenant de l’eau sous pression (circuit primaire).
D’où le nom de Réacteur à Eau Pressurisée : REP en français (ou PWR-Pressure Water Reactor en anglais).
La réaction nucléaire se produit dans le réacteur (cuve) contenant de l’eau sous pression (circuit primaire). © André Laisney
Le dégagement de chaleur produit par la réaction échauffe l’eau du circuit primaire, qui, circulant à l’aide de Pompes Primaires (P.P.) vaporise l’eau du circuit secondaire dans l’échangeur.
C’est la vapeur d’eau du circuit secondaire qui permet d’assurer :
- la propulsion du sous-marin : l’entraînement de l’hélice via la turbine ;
- la production d’électricité : l’entraînement du turboalternateur.
L’ensemble fonctionne en circuit fermé © André Laisney
L’ensemble fonctionne en circuit fermé, c’est-à-dire qu’après être passée dans le turboalternateur ou dans la turbine, la vapeur du circuit secondaire est condensée et retourne à l’échangeur.