Exercice 4 - Énergie et puissance · 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 2 – Assemblage de combustible

Dans le cœur du réacteur se trouvent des assemblages de combustible. Chaque assemblage comporte 264 « crayons » combustibles composés chacun d'une gaine qui entoure un empilement de pastilles de dioxyde d'uranium UO 2.

Données:

Le réacteur nucléaire étudié est composé de 157 assemblages de combustible;

Le volume de combustible dans chaque assemblage est égal à $V = 5{,}1\times 10^{-2}\text{ m}^3$;

La puissance dégagée par unité de volume de combustible est de l'ordre de $4{,}0\times 10^8\text{ W}\cdot\text{m}^{-3}$;

Ce réacteur permet de produire une puissance électrique $P_e = 1100\text{ MW}$.

Q6.

Calculer la puissance $P$ dégagée par l'ensemble du combustible dans ce réacteur, sachant que la puissance dégagée par unité de volume de combustible est de l'ordre de $4{,}0\times 10^8\text{ W}\cdot\text{m}^{-3}$.

Q7.

Exprimer puis calculer le rendement de ce réacteur nucléaire.

(ou en %)