Physique nucléaire appliquée. Cours et exercices corrigés

L'auteur propose un ouvrage permettant à des étudiants de niveau master d'acquérir les bases scientifiques indispensables à la compréhension de la gestion de l'énergie nucléaire. L'approche est celle d'un livre de physique appliquée, dans lequel la compréhension détaillée des phénomènes physiques a pour objectif l'application à une thématique liée à l'industrie nucléaire. La gestion de l'énergie nucléaire constitue un enjeu sociétal majeur, de par les défis industriels que sont la gestion des déchets nucléaires, le démantèlement des installations nucléaires ou leur sûreté. La formation d'ingénieurs spécialisés dans ce domaine est donc indispensable à la prise en compte de ces thématiques scientifiques dans un contexte industriel. Suivant cette finalité, cet ouvrage permet l'acquisition de solides bases en physique nucléaire appliquée. Elles s'inscrivent dans le cadre de la formation générale des physiciens ou des ingénieurs et constituent des éléments indispensables pour les étudiants se destinant à une carrière dans l'industrie nucléaire. Cet ouvrage traite les aspects industriels, appliqués ou fondamentaux de la physique nucléaire. Il couvre tous les aspects scientifiques de la physique du noyau, des modèles aux désintégrations, et de ses applications à la production et la gestion de l'énergie nucléaire. Il permet d'acquérir les bases scientifiques nécessaires à la compréhension des thématiques à forts enjeux sociétaux que sont les déchets nucléaires ou les différentes filières de réacteurs nucléaires envisagées pour l'avenir. La philosophie de l'ouvrage est à la fois de proposer une approche formelle de la thématique, mais aussi de présenter systématiquement des exemples tirés de l'industrie nucléaire ou de la recherche en physique nucléaire. Cinquante exercices et problèmes corrigés sont également proposés.

Résumé : Avec ce livre les étudiants de niveau master vont acquérir les bases scientifiques indispensables à la compréhension de la gestion de l'énergie nucléaire. L'approche et la compréhension détaillée des phénomènes physiques ont pour objectif l'application à l'industrie nucléaire. La gestion de l'énergie nucléaire constitue un enjeu sociétal majeur avec de nombreux défis industriels : gestion des déchets nucléaires, démantèlement des installations nucléaires, sûreté des centrales, différentes filières de réacteurs nucléaires pour l'avenir. Ce livre traite les aspects industriels, appliqués et fondamentaux de la physique nucléaire : la physique du noyau, les modèles aux désintégrations, et les applications à la production et la gestion de l'énergie nucléaire. Le nucléaire industriel est en constante évolution, en témoigne les changements opérés ces dernières années (fermeture de Fessenheim, relance du nucléaire en France).

La question énergétique est une question sociétale centrale en particulier dans le contexte du réchauffement climatique mais également au gré des difficultés d'approvisionnement (gaz, pétrole) qui touche la société dans son ensemble. La production d'électricité joue un rôle central pour diminuer les émissions de CO2 de l'industrie ou du transport. Elle doit cependant être elle-même idéalement : - décarbonée, - pilotable,- si possible renouvelable. Dans ce contexte, les centrales thermiques jouent un rôle primordial car 76% de l'électricité produite dans le Monde provient de ces installations : - centrales à flamme (charbon, gaz, biomasse), - nucléaire, - solaire thermodynamique- ou encore géothermiques.Ce livre traite de la thermodynamique, depuis les bases jusqu'aux thématiques avancées, nécessaire à la compréhension du fonctionnement de ces installations. Il propose également de nombreux exercices corrigés.Il s'inscrit pleinement dans le contexte du débat énergétique en mettant les différents modes de production du bouquet électrique actuel et futur dans une perspective environnementale (réchauffement climatique), économique, sociétal (disponibilité) et de développement durable. Table des matières Partie I - Energétique1 L'enjeu énergétique1.1 Concepts de baseEnergie carbonée, intermittente, renouvelable, pilotable, fataleGestion de la demande électriqueAnalyse en exploitation et en cycle de vie1.2 Le bouquet électriqueLe bouquet électrique mondial, français, allemand, pays en développement1.3 La transition électriqueCas de la France, de l'Allemagne, des pays en développementCritères pour le choix du bouquet électriqueExercices de ce chapitre2 Panorama des centrales thermiques électrogènes2.1 Principes thermodynamiques et rendement2.2 Eléments de base d'une centrale thermique électrogèneFluide thermodynamique, Cycles direct et indirect, échangeurs thermiques, Turbine et Compresseur2.3 Centrale nucléairePrincipe de fonctionnement, caractéristiques, filières, le nucléaire dans le Monde2.4 Centrale thermique à flammePrincipe de fonctionnement, caractéristiques, filières, le thermique à flamme dans le Monde2.5 Centrale solaire thermodynamiquePrincipe de fonctionnement, stockage d'énergie et mode hybride, filières, le solaire thermodynamiquedans le Monde2.6 Centrale géothermiquePrincipe de fonctionnement, caractéristiques, filières, la géothermie dans le MondeExercices de ce chapitrePartie II Thermodynamique appliquée .... 633 Le système thermodynamique et ses transformations -- 653.1 Le système thermodynamique3.2 Gaz parfait3.3 Au-delà du gaz parfaitApproche appliquée en thermodynamique3.4 Transformations thermodynamiquesExercices de ce chapitre4 Le premier principe de la thermodynamique -- 834.1 Echange d'énergie sous forme de travailTravail des forces de pression, Travail d'écoulement, Travail technique4.2 Echange d'énergie sous forme de chaleur4.3 Premier principe pour un système fermé4.4 Premier principe pour un fluide en écoulementPremier principe en régime permanent, Premier principe généralisé4.5 Application du premier principe aux éléments des machines thermiquesCas des échangeurs thermiques, des turbines et pompes/compresseursExercices de ce chapitre5 Le second principe de la thermodynamique 1175.1 Enoncé du second principe5.2 Evolution du systèmeDiagramme entropique5.3 Inégalité de Clausius5.4 Enoncés historiques du second principe5.5 Application du second principe aux éléments des machines thermiquesExercices de ce chapitre6 Les transitions de phase -- 1356.1 Etats et phases de la matière6.2 Les diagrammes de phases6.3 Le titre en vapeur6.4 Chaleurs de transition de phaseExercices de ce chapitreIII Cycles électrogènes – 1597 Les machines thermiques motrices -- 1617.1 Enoncé de CarnotAspects historiques et version moderne7.2 Diagramme de Raveau7.3 Moteur de CarnotRendement relatif, réaliser un moteur de Carnot, le cycle de Carnot7.4 Améliorer le rendementCogénération &amp ; cycle combinéExercices de ce chapitre8 La Centrale Turbine à Vapeur --- 1818.1 Un moteur de Carnot en régime diphasique8.2 Cycle de Rankine8.3 Cycle de Hirn8.4 Resurchauffe et détente fractionnée8.5 Soutirage de vapeurExercices de ce chapitreIV Transferts thermiques -- 2139 Bases du transfert thermique -- 2159.1 Les modes de transfert thermique9.2 Equation de la chaleur9.3 Résistances thermiques10 Transfert thermique au caloporteur -- 24110.1 Ecoulements laminaire et turbulent10.2 Calcul du coefficient conducto-convectif10.3 L'eau comme caloporteur dans un REPPropriétés de l'eau en REP, asymétrie haut-bas, dénoyage du coeur10.4 Le sodium liquide comme caloporteur en RNRPropriétés des métaux liquides, cas d'un réacteur à neutrons rapides11 Les échangeurs thermiques -- 26711.1 Bilan énergétique11.2 Echangeur co-courant11.3 Echangeur contre-courant11.4 Méthode NUTExercices de ce chapitreCorrection des exercices --- 293

Dans Folioplus classiques, le texte, enrichi d'une lecture d'image, écho pictural de l'oeuvre, est suivi de sa mise en perspective organisée en six points : vie littéraire : Mères-filles : les ravages de l'amour, l'écrivain à sa table de travail : La lettre, ce fragile objet du désir, groupement de textes thématique : Sido : un mythe littéraire, groupement de textes stylistique : L'éducation des filles, chronologie : La chaîne des dames, fiche : Des pistes pour rendre compte de sa lecture.