La désignation officielle est CNPE : centrale nucléaire de production d'électricité. On les appelle aussi centrales atomiques. C'est parce qu'elles utilisent l'énergie des atomes de certains métaux pour produire de la chaleur, que l'on convertit ensuite en électricité.
La matière est faite de "grains" infiniment petits que nous appelons les atomes. Chaque atome correspond à un élément chimique présent dans la nature: carbone, oxygène, hydrogène, fer, plomb, uranium...
Ces matériaux sont nés dans le coeur des étoiles, il y a des milliards d'années. Il a fallu beaucoup d'énergie pour les constituer. Le noyau des atomes renferme en quelque sorte l'énergie initiale nécessaire à sa création. Si l'on arrive à "casser" le noyau d'un atome, on récupère une partie de cette énergie de liaison. C'est ce que l'on fait dans les réacteurs nucléaires. Pourquoi nucléaires ? parce que l'on modifie le noyau des atomes et qu'en latin noyau se dit nucleus. Par exemple on casse un noyau lourd pour en faire deux noyaux plus légers.
Parce que les atomes sont très nombreux dans la matière, les réactions nucléaires dégagent une énorme quantité d'énergie sous forme de rayonnements et de chaleur. Le réacteur nucléaire est en quelque sorte une chaudière de très grande puissance.
Dans la pratique, cela ne marche pas avec la plupart des noyaux, car ils sont trop stables : il est trop difficile de les "casser" pour en récupérer l'énergie.
En revanche c'est un peu plus facile avec les noyaux instables qui ont une tendance naturelle à se désintégrer. C'est ce qu'on appelle les matériaux "fissiles" (capables de fission = capable de se casser).
Lorsqu'un matériau fissile se désintègre, il libère une certaine quantité d'énergie sous forme de rayons et de particules qui s'échappent à toute vitesse et traversent la plupart des matériaux (l'air, l'eau, les métaux... et aussi la matière vivante) Ceci représente un véritable danger car ce rayonnement invisible détruit les cellules vivantes. C'est la radioactivité.
Pour arrêter les rayonnements, il faut de fortes épaisseurs de métaux (acier, plomb) ou de béton. L'eau parvient aussi à les stopper.
Dans les centrales nucléaires, le réacteur est contenu dans une cuve en acier de très forte épaisseur, elle-même logée dans une carapace en béton. Les tuyauteries et les soudures sont extrèmement robustes et contrôlées régulièrement.
Leur durée de vie est de plusieurs dizaines d'années.
Dans un réacteur nucléaire, on concentre des éléments fissiles en un espace réduit; chaque noyau qui se désintègre déstabilise ses voisins, c'est une réaction en chaîne. On contrôle la production de chaleur par des barreaux de cadmium que l'on monte ou que l'on descend dans le coeur pour modérer la réaction (en absorbant les particules émises).
Barreaux plongés, la réaction s'arrête.
Quand le réacteur fonctionne, on évacue sa chaleur par un circuit de liquide sous pression (la boucle primaire) qui va amener la chaleur produite vers un échangeur de chaleur. L'échangeur va permettre de chauffer de l'eau dans un second circuit, la boucle secondaire. Cette eau chaude se vaporise et fera tourner une grosse turbine à vapeur, elle même reliée à un générateur d'électricité.
Dans la boucle secondaire, l'eau n'est pas radiocative.
