Exercice 4 - Changements d'état · Bac STI2D Physique-Chimie et Mathématiques Métropole 2025

EXERCICE 4 (6 points) (physique-chimie)

Au cœur d'un réacteur nucléaire

Actuellement, près de 65% de l'électricité produite en France est issue de centrales nucléaires. À l'intérieur de ces centrales, des réacteurs nucléaires produisent chacun une puissance électrique comprise entre 900 MW et 1450 MW.

Ces réacteurs, dont la structure schématique est représentée sur la figure 1, utilisent la même technologie: de l'eau sous pression sert à transporter vers le générateur de vapeur l'énergie produite par les réactions nucléaires. Cet exercice propose d'étudier certains aspects du fonctionnement d'un réacteur nucléaire.

Partie 3 – Pression de l'eau contenue dans la cuve du réacteur

Dans le cœur du réacteur, l'assemblage de combustible est plongé dans une cuve contenant de l'eau liquide. Cette eau permet de réguler la transformation nucléaire et d'assurer les échanges d'énergie dans le réacteur.

L'eau liquide entre dans la cuve à une température de l'ordre de 190 °C et en ressort à environ 325 °C après avoir reçu l'énergie thermique produite par la transformation nucléaire. Pour qu'elle reste liquide dans la cuve, l'eau se trouve sous une pression constante $P = 155\text{ bar}$.

La figure 3 ci-dessous représente le diagramme d'état $(P,T)$ de l'eau.

Q8.

Justifier que le chauffage de l'eau dans la cuve est représenté par une transition du point A au point D sur le diagramme d'état $(P,T)$ de l'eau.

Q9.

Expliquer pourquoi le réchauffement de l'eau liquide de 190 °C à 325 °C ne peut pas être réalisé à une pression de 50 bar.