Le Monde et Nous

Partir à la découverte du monde qui nous entoure, comprendre quelques phénomènes de la nature, observer, se tenir informés des découvertes scientiques ...

01 avril 2011

Quelques éclaircissements sur le nucléaire…

Au lendemain de ce terrible accident nucléaire au Japon, voire catastrophe, l’issue n’étant toujours pas au rendez-vous, il m’a semblé important de publier un post, très vulgarisateur sur le nucléaire. Le but : rendre compréhensible le vocabulaire souvent entendu ces jours-ci avec des mots comme fission, REP, REB, EPR, MOX, radioactif,  mettre un peu de lumière sur ce dossier, on ne peut plus « chaud », pour que tout à chacun puisse aborder et trier les différentes informations qui nous parviennent (via communiqués de  journalistes ou des sites de vrais experts français tels que les instances gouvernementales comme l’ASN ou l’IRSN).

 

Pour commencer très simplement et par le début, comment fait-on de l’électricité ?
Pour produire de l’électricité, il faut partir d’une génératrice c’est-dire d’un appareil qui transforme de l’énergie mécanique (de l’énergie contenue dans un mouvement) en énergie électrique. C’est le rôle de l’alternateur qui est constitué d’un rotor et d’un stator. Le rotor, une partie tournante (car associé au mouvement) est un aimant ou un électro-aimant. Le stator, lui est constitué d’un enroulement c’est-à-dire d’un circuit dans lequel va apparaître le courant électrique. Ce phénomène se produit selon le principe de Faraday : lorsqu’un aimant se déplace près d’un circuit électrique, apparait dans ce dernier un courant. Rappelons-nous la dynamo du vélo, le courant est généré par la roue qui tourne.

 AimantBobine

 

Principe des centrales électriques.

Bref, pour produire de l’électricité à grande échelle, il nous faut créer le mouvement de rotation, comme pour la dynamo de votre vélo et ce, de façon continue. Dans bon nombre de machines productrices de courant, ce mouvement est créé par une turbine, un élément qui ressemble à une roue de moulin avec des aubes (de profil bien étudié pour minimiser les pertes) et dont la rotation est générée par un fluide qui possède suffisamment d’énergie pour « pousser » les aubes.

Le fluide en question, dans des centrales thermiques ou nucléaires, c’est en majeure partie de la vapeur d’eau à haute pression, haute température, donc à forte énergie (on parle d’enthalpie de la vapeur).

Cette vapeur à forte enthalpie, il faut la produire, et c’est bien là le cœur du procédé. On part donc d’eau liquide (ultra pure pour éviter des contraintes de dépôt dans la chaudière), qui va être pompée puis chauffée en différentes étapes, pour atteindre les bons paramètres de pression et température à l’entrée de la turbine.

Pour cela, il n’y a pas 36 solutions : il faut la mettre en contact avec une source de chaleur et en utilisant des échangeurs de chaleur disposés soit dans une chaudière soit dans un réacteur.

1ere option : les échangeurs de chaleur sont disposés dans une grande chaudière : l’eau qui circule dans les tubes des échangeurs récupère la chaleur dégagée par la combustion d’un combustible (charbon, gaz, pétrole, biomasse). C’est le principe des centrales thermiques à combustible fossile ou encore des cycles combinés gaz.

2e option : l’échangeur est disposé dans un grand réacteur : l’eau qui circule dans les tubes de l’échangeur récupère la chaleur dégagée par une réaction nucléaire. C’est le principe des centrales nucléaires.

 

 

La filière nucléaire 

Pour présenter le nucléaire, il faut d’abord parler de l’atome. La matière, comme l’avait pressenti Démocrite il y a déjà 25 siècles, est constituée d’atomes, c’est-à-dire de grains de matière insécables.  Au centre, se trouve un noyau constitués de charges positives et neutres qu’on appelle d’ailleurs « les nucléons », et autour un cortège d’électrons,  disposés sur différentes couches selon la nature de l’élément chimique dont on parle.

Le terme nucléaire, a pour étymologie « nucléus » mot latin qui signifie « noyau ». On ne s’intéresse donc ici qu’au noyau de l’atome.

Atome

Source ICI


Alors que se passe-t-il exactement ? Certains atomes dits « lourds » possèdent un noyau si dense, qu’ils sont instables. Il se produit alors des réarrangements au sein de ces noyaux de façon à s’alléger et être plus stables. L’ensemble de ces phénomènes par lesquels un noyau se réorganise de la sorte s’appelle de la désintégration radioactive. Il y a alors émission d’un rayonnement sous forme d’énergie pure (rayons gamma) ou sous forme particulaire (rayon alpha (= noyau d’hélium) – rayon béta (émission d’un électron) ainsi que dans tous les cas, la production d’une très grande quantité de chaleur.

 

Mais les réactions nucléaires peuvent aussi être provoquées : on donne un petit coup de pouce aux atomes instables pour qu’ils se désintègrent. Ainsi en percutant un atome lourd instable, avec un neutron, son noyau se brise en deux noyaux plus petits et une grande quantité de chaleur est libérée : c’est la fission nucléaire. En se brisant, l'atome libère deux ou trois neutrons qui iront à leur tour briser d'autres noyaux dans une réaction en chaîne dégageant de grandes quantités de chaleur. On comprend ainsi ce qu’est « l’emballement » d’une réaction.

 

L’autre type de réaction nucléaire appliquée (ou en en cours d’application) est la fusion nucléaire, c’est exactement ce qui se passe dans le soleil et les étoiles (à ne pas confondre avec la fusion du cœur d’un réacteur qui est un passage de l’état solide à l’état liquide (ou pâteux)). Dans le cas d’une fusion nucléaire, ce sont deux atomes légers qui s’associent : les deux noyaux s’interpénètrent pour former un noyau plus lourd (deux atomes d’hydrogène (deutérium et tritium plus exactement) qui s’assemblent pour former de l’hélium). De cette fusion, naît de grandes quantités de chaleur bien supérieures à ce que donne la fission d’où son intérêt pour l’avenir. Néanmoins, pour que la fusion se fasse, il faut vaincre la forte répulsion des noyaux légers (même charge) en se plaçant à des températures extrêmement élevées (plusieurs millions de degrés) ce qui n’est pas sans poser des défis techniques. L’énergie libérée étant cependant bien supérieure à l’énergie consommée.

 

Les réacteurs nucléaires

Pour en revenir à nos moutons, c’est-à-dire à la production d’électricité, le principe d’un réacteur nucléaire est donc de provoquer une réaction de fission à partir d’un combustible fissible : par l’exemple de l’uranium 235 (U235) ou le plutonium 240 (Pu240), des éléments très lourds (beaucoup de protons dans le noyau). Pour ce faire, le cœur du réacteur est constitué par les assemblages de ces éléments sous forme d'oxydes conditionné en petites pastilles enfermées dans des gaines métalliques : soit de l’uranium enrichi, soit plus récemment le MOX (pour Mélange d’Oxydes) un mélange à base de plutonium et d’uranium appauvri : c’est là que se produit la réaction de fission en chaîne décrite par la figure ci-dessous, elle est provoquée par l'émission continue et contrôlée de neutrons.

 

fission

Pour évacuer la chaleur issue de la réaction et servir à former la vapeur à turbiner, les assemblages contenant les éléments radioactifs sont placés dans une cuve remplie d'eau : c’est l’échangeur décrit plus haut. A ce niveau, deux technologies différentes ont été mises au point:

1e option : L'eau maintenue sous une pression élevée (150 bars environ) s'échauffe à plus de 300°C tout en circulant dans le circuit dit « primaire ». Par l'intermédiaire du générateur de vapeur, c’est-à-dire un 2e gros échangeur, indépendant du réacteur,  l’eau du circuit primaire transmet sa chaleur à un autre circuit fermé : le circuit secondaire, où de la vapeur est produite pour la turbiner. C’est la technologie REP : réacteur à eau pressurisée qui constitue la totalité du parc français.

2e option : l’eau du circuit primaire est autorisée à bouillir, car elle n’est pas mise sous pression. Mais il n’y a pas d’échange avec un second circuit : la vapeur produite est directement turbinée. C’est la technologie REB : réacteur à eau bouillonnante qu’on ne rencontre pas en France mais en Allemagne, aux Etats-Unis et au Japon.

 

centralenucleaireb

Source ICI

Questions de sécurité

La marche d'un réacteur nucléaire (contenu dans des enceintes de confinement en béton) est prévue pour être contrôlée avec précision. Pour le faire démarrer, l'arrêter, moduler sa puissance, on contrôle la réaction en chaîne au moyen de « barres » en matériaux qui ont la faculté d'absorber les neutrons. En cas de situations anormales, les barres de sécurité chutent dans le réacteur, stoppant instantanément le réacteur.

L’autre sécurité principale est constituée de circuits de refroidissement qui permettent d’évacuer la chaleur dégagée par l’inertie de la réaction (puissance résiduelle).

En cas d’emballement de la réaction, les températures deviennent vite incontrôlables, provoquant la fusion des gaines métalliques, qui sont généralement en zirconium, élément qui  peut engendrer de l’hydrogène (réaction avec la vapeur d’eau). L’hydrogène réagit de façon explosive avec l’oxygène de l’air : de la radioactivité est alors dispersée dans l’air. Au niveau du cœur, la montée en température peut conduire à la formation d’un corium de combustible : un magma qui peut percer la cuve du réacteur et polluer les sols.

L’avantage de la configuration (REP) est éventuellement un meilleur confinement de la radioactivité en cas de problème.

 

L’avenir du nucléaire

Les deux types de réacteurs décrits ci-dessus sont des réacteurs de seconde génération développés dans les années 70. Depuis, des améliorations constantes ont été apportées à différents niveaux  dont le rendement de la réaction, les matériaux utilisés pour les gaines (dont la corrosion doit être à tout prix évitée), les modes d’exploitation, le cycle du combustible, sa nature, le design pour assurer un maximum de sécurité.

 

La 3e génération est prête à être construite : il s’agit en particulier de l’EPR (European Pressurized Water Reactor) dont le premier prototype est construit en Finlande. Un autre chantier a démarré en France à Flamanville. La grande avancée sera liée à un meilleur rendement (de façon à utiliser moins de combustible et donc générer moins de déchets), une plus grande puissance (1600 MW contre 900 -1400 MW pour la génération actuelle) ce qui pourrait permettre de limiter les sites de productions (en nombre) à condition que le réseau électrique puisse supporter une telle puissance. Un nouveau dispositif de confinement équipera également cette 3e génération, avec notamment un cendrier  refroidi sous le cœur du réacteur  (qui permettrait de contenir un cœur en fusion) et davantage de circuits de sûreté (4 circuits de refroidissement indépendants).

 

Mais le bond technologique se ferait avec les réacteurs de la génération 4 qui pourraient entrer en service à l’horizon 2030-2040. En effet, plusieurs projets se font concurrence mais ils changent complètement le procédé : nouveau combustible, nouveau cycle, nouveau caloporteur (gaz, ou métal liquide) et la sûreté. De plus, il est prévu d’utiliser ces réacteurs à des fins d’utilisation diversifiée (électricité, chaleur, traitement de l’eau , production d’hydrogène).

 

Enfin, le grand rêve est la fusion nucléaire contrôlée : le projet ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). Un prototype est en construction en France afin de vérifier la faisabilité du procédé pour la production de chaleur (avant de passer à l’étape électricité, et la création d’une centrale électrique de démonstration).  Mais de gros challenges technologiques (comme évoqué plus haut) sont à relever.

 

Quelques mots sur Fukushima

La centrale de Fukushima possède 6 réacteurs de technologie REB dont un fonctionnant avec du MOX comme combustible (donc un peu de plutonium- peu qui s’avère être déjà « beaucoup » en cas d’accident -).


Trois des réacteurs n’étaient pas en fonctionnement lors du séisme. Les 3 autres (N°1, 2 et 3) étaient en exploitation. Au moment du séisme, les consignes de sécurité se sont déclenchées et les barres de contrôle ont fait leur travail. Seulement, l’énorme vague due au Tsunami qui a suivi le séisme (deux catastrophes naturelles, liées certes mais coup sur coup, ca fait un peu trop !) a mis à mal les systèmes de refroidissement : plus moyen d’évacuer la chaleur  due à la puissance résiduelle (les atomes lourds qui continuent à se désintégrer dégagent de la chaleur). Sans refroidissement suffisant, les températures montent de plus en plus, l’eau dans le réacteur se vaporise (d’où un risque de montée en pression, et les éventages de vapeur à l’atmosphère réalisées par l’exploitant) et les gaines qui entourent le combustible fondent (autour de  1000°C). Ces gaines qui doivent être à l’épreuve de la corrosion, de l’irradiation tout en étant perméables aux neutrons (et ce dans le temps et sous haute température), sont en zirconium un élément qui rassemble ces propriétés. Malheureusement, en fondant il réagit avec la vapeur d’eau et produit de l’hydrogène. Ce dernier réagit vivement avec l’oxygène de l’air, provoquant une explosion (c’est ce qui s’est passé sur les réacteurs de la centrale de Fukushima) qui peut endommager l’enceinte de confinement, et notamment son étanchéité.

Bref, sans système de refroidissement, la température grimpe de plus en plus jusqu’à faire fondre (passage de l’état solide à l’état pâteux) le cœur dans le réacteur. Si les choses continuent, on a alors formation d’un corium (magma très chaud) qui peut percer l’enceinte métallique de la cuve du réacteur ainsi que la couche de béton qui se trouve dessous.

Le risque suprême est d’atteindre la criticité, c'est-à-dire une température telle que les réactions de fission peuvent redémarrer.

fusioncoeur

Source ICI

D’après les informations données par l’IRSN, nous n’en sommes pas là. Même si la situation est toujours critique (les cœurs des réacteurs 1, 2 et 3 ont partiellement fondu) et que la présence d’eau fortement radioactive atteste que les réacteurs ne sont plus étanches. La remise en service des systèmes de refroidissement est plutôt le signe que la situation s’améliore. De l’eau borée (propriété d’absorber les neutrons et donc de stopper la réaction) est de plus injectée. Mais il faut évacuer des lieux toute l’eau contaminée qui s’y trouve et surtout la traiter avant rejet.

Beaucoup comparent cet accident grave à celui de Tchernobyl de 1986. Il n’est pourtant pas comparable dans la mesure où les réacteurs se sont arrêtés, où il n’y a pas eu d’incendie et où il y a une enceinte de confinement (qui même si elle n’est plus étanche permet de limiter les émissions). Cela reste néanmoins une situation très critique !

e site de l'IRSN qui est très régulièrement mis à jour, e

Pour en savoir plus

http://www.irsn.fr/FR/Documents/home.htm

http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_nucl%C3%A9aire

http://fr.wikipedia.org/wiki/Atome

http://www.sciencesetavenir.fr/actualite/nature-environnement/20110312.OBS9531/crise-nucleaire-au-japon-le-fil-des-evenements.html

Posté par pascale72 à 07:34 - Industrie et Techniques - Commentaires [2] - Permalien [#]

14 octobre 2009

De l’utilité du grand froid…

cristaux

Non, je ne vais pas vous parler des régions polaires, quoiqu’il y aurait beaucoup de choses à dire mais du froid industriel, celui qui est produit par l’homme et qui a de nombreuses applications dans de nombreux domaines (médical, biologique, alimentaire, industriel, agricole et même environnemental)

Petite histoire de température

Qu’est-ce que la température ? Qu’est-ce que la notion de chaud et de froid ? Prendre la température par simple toucher est il objectif ? Pourquoi ?

En réalité, il est assez difficile de définir la notion de température sans faire appel à la théorie moléculaire que nous donnerons un peu plus tard.

En effet, cette propriété est assez liée à la sensation de froid ou de chaud mais pour être vraiment précis, cela se complique. Lorsqu’on touche deux objets à même température mais de matériaux différents, selon qu’il est dense ou aéré, notre corps ne perçoit pas la même sensation : un matériau dense (tel que le métal par exemple) nous paraîtra toujours plus froid qu’un tissu (rempli d’air). La raison en est que le contact avec un matériau dense, produira un transfert de chaleur plus intense (car plus de contacts) entre notre main et l’objet plus froid.

Alors pour mesurer ou chiffrer la température, on doit faire appel à un phénomène physique qui accompagne une variation de température (soit la dilatation d’un liquide, la variation d’une résistance, l’émission d’un rayonnement).

Plusieurs échelles de températures existent, et celle qui nous est la plus familière est l’échelle Celsius qui repose sur deux repères à la pression atmosphérique normale : celui de la glace fondante qui repère le 0°C et celui de l’eau bouillante qui repère le 100°C.

Cependant, même si nous percevons bien cette échelle, celle-ci n’a aucune réalité  physique ! Ce qui est un peu embêtant tout de même !

Alors finalement, la réalité physique de la température c’est quoi ? Il faut pour comprendre passer à la description moléculaire de la matière : la température traduit l’énergie d’agitation des molécules d’un corps. Plus il est chaud, plus les molécules qui le constituent seront agitées.

Que se passe-t-il lorsqu’on diminue la température ? les molécules sont de moins en moins agitées, jusqu’à devenir complètement immobiles (ainsi que les atomes qui les constituent et les électrons présents dans les atomes), point où on atteint le zéro absolu. Une autre échelle de température prend ici tout son sens, c’est l’échelle Kelvin qui est la mesure du degré d’agitation des molécules. Le zéro Kelvin correspond au zéro absolu. Le lien avec l’échelle Celsius est un décalage de 273.15 degrés : 0K = -273,15 °C

Histoire de la cryogénie

Peut-on atteindre le zéro absolu ? et quels en seraient les applications ?
Vers les années 1860, est apparue une nouvelle science : la cryogénie. « Cryo »  vient du grec Kruos (« froid extrême »). La cryogénie est l’étude et la production du grand froid avec des températures de -150 à -270
°C ce qui signifie qu’on atteint pratiquement le zéro absolu. Avec des techniques très sophistiquées, on peut même descendre au 10-10 K. Cette descente vers les températures les plus basses a été rendue possible par les progrès de la science et de la technologie. De façon naturelle,la température la plus basse est celle du rayonnement cosmique dans lequel baigne l’univers (2.7 K)

Des températures jusqu’à -150°C sont rendues possibles par les techniques frigorifiques classiques : on fait circuler un fluide particulier, le fréon par exemple dans un circuit fermé, il subit un certain nombre de transformations dont une évaporation. Pour s’évaporer, c’est-à-dire briser des liaisons, il prend de la chaleur quelque part, il refroidit donc un autre corps au niveau de l’évaporateur placé dans la machine frigorifique.

Pour atteindre des températures cryogéniques, l’utilisation d’un fluide frigorigène tel que le fréon subissant un changement de phase n’est pas suffisante. On travaille généralement avec l’hélium liquide qui permet d’atteindre des températures de quelques K ou l’azote liquide ou encore l’hydrogène liquide (pour travailler entre 14 et 20 K).

Pourquoi est-ce important ? Parce qu’à ces températures extrêmement basses, et on le comprend aisément avec la définition du mouvement moléculaire, les propriétés des corps changent…de nouvelles propriétés étonnantes apparaissent, avec des applications extraordinaires.

La cryogénie alimentaire

L’une des grandes applications de la cryogénie est la conservation alimentaire. La différence essentielle avec la congélation classique est la vitesse de refroidissement, extrêmement rapide par traitement cryogénique. La principale conséquence est qu’au lieu de former de gros cristaux dendritiques de glace qui endommagent les cellules de l’aliment, il se forme une multitude de tous petits cristaux qui n’endommagent pas les cellules du produit. On parle de surgélation.

dendrite

Les supraconducteurs

A très très basse température, certains matériaux présentent la propriété de supraconductivité : c’est l’absence totale de résistance électrique et également la propriété de repousser un champ magnétique.

Pourquoi ces matériaux à basse température n’offrent ils pas de dissipation d’énergie au passage d’un courant électrique ? Parce que les liaisons moléculaires sont tellement ralenties que le passage des électrons n’est pas ralenti (pas de frottement). L’autre conséquence intéressante est qu’il n’y aura de dissipation d’énergie par effet Joule au passage du courant, donc pas d’échauffement… d’où un réduction importante de la taille des fils électriques s’il étaient dans un matériau supraconducteur.

On appelle température critique, la température sous laquelle apparaît la propriété  de supraconductivité. Le problème est que cette température critique de dans la gamme des températures cryogéniques ! d’où des applications plus que limitées dans la vie quotidienne.

Cette supraconductivité  permet de créer des électro-aimants puissants qui sous l’effet d’un courant électrique élevé ne subissent pas d’échauffement (application pour l’imagerie médicale et les accélérateurs de particules).

L'autre conséquence de la supraconductivité est qu'au voisinage d'un champ magnétique, il se crée des courants induits (qui ne sont anihilés par aucune résistance) ce qui provoque un champ magnétique opposé à celui de l'extérieur...il y a donc répulsion.

levitation

Lévitation magnétique grâce à la supraconductivité du matériau : Source

Superfluidité

Une autre propriété  un peu similaire de la supraconductivité est la superfluidité  qui concerne un fluide qui ne présente aucune viscosité : sans chocs entre molécules, pas de gêne entre molécules, l’écoulement est parfait.

Autres applications

En abaissant suffisamment la température, on parvient à fragiliser certaines liaisons et donc à faciliter leur broyage. Ceci est particulièrement intéressant dans le domaine industriel (économie d’ énergie pour le broyage) mais aussi alimentaire. Un broyage cryogénique (à -100°C) pour les céréales permet par exemple de réduire les partcueles à une taille inférieure à 50µm en une seule étape.

Pour en savoir plus

http://fr.wikipedia.org/wiki/Cryog%C3%A9nie

http://fr.wikipedia.org/wiki/Supraconductivit%C3%A9

http://science-for-everyone.over-blog.com/article-2301364.html

http://www.universalis.fr/encyclopedie/R171171/SUPERFLUIDITE.htm

Posté par pascale72 à 11:12 - Industrie et Techniques - Commentaires [1] - Permalien [#]

10 février 2008

Un an de science

Bonjour à tous

Comme tous les ans en janvier, le magazine "La Recherche" fait un petit bilan de quelques faits marquants et avancées de la recherche scientifique de l'année précédente.

Je vous en dévoile quelques unes...la suite est à découvrir dans le Numéro 415 de Janvier 2008.

Du vin Grec en 4000 av JC
Des résidus de pressage de raison datés d'au moins 4000 av JC ont été découverts en Grèce. Ils témoignent d'une production de vin dès cette époque. Les pépins retrouvés en Grèce semblent ceux d'une vigne sauvage, qui contrairement à une idée répandue, peut donner du bon vin.

vigne

Embryons hybrides
La Grande-Bretagne accorde un feu vert de principe à la création d'embyons hybrides homme-animal par fusion d'une cellule humaine adulte avec un ovocyte de vache énucléé. C'est le premier pays au monde à autoriser  officiellement ce genre de recherche.

Ces embryons devront être détruits au plus tard le 14e jour après leur création et ne peuvent en aucun cas être introduits dans un utérus. L'objectif de ces recherches ? Etudier et prélever les cellules souches embryonnaires, ces cellules immortelles capables de fabriquer toutes sortes de tissus...

embryon

Evidemment cela pose des problèmes d'éthique MAIS les scientifiques vont pouvoir débuter la recherche qui va permettre des traitements dans les maladies comme le cancer, Diabète, Sida, maladie de Parkinson et accidents cérébrovasculaires.

PErsonnellement, je dis OUI à une SCIENCE bien utilisée, faite avec conscience, uniquement pour sauver des vies !

Santé
Les principales causes du cancer en France résident dans notre mode de vie (tabac et alcool en tête, hormones, alimentation, exposition professionnelle) plus que dans l'environnement. Conclusions du rapport par le centre international de recherche sur le cancer. La pollution de l'air, eau ou alimentation seraient à l'origine de 0,5 à 0,85 % des cancers seulement. Mais près des deux tiers n'ont aucune cause identifiée.

cigarette

Merci de votre attention...

Pour en savoir plus :

http://www.cite-sciences.fr/francais/ala_cite/science_actualites/sitesactu/question_actu.php?langue=fr&id_article=8543

http://www.vulgaris-medical.com/dossiers/le-cancer-4/les-causes-du-cancer-24.html

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12 octobre 2007

Les fibres textiles et le repassage !

Bonjour

Après quelques articles consacrés à l'eau et à la lessive, nous allons parler aujourd'hui de la sensibilité de certains textiles au froissement.

Il convient tout d'abord de distinguer les fibres naturelles (le coton), et les fibres syntéthiques constitués de polymères (longues molécules) synthétisés à partir du pétrole comme le polyester, polyamide, acrylique par exemple  : voir un ancien article ici.

Lors du lavage, l'eau s'insère au niveau des liaisons entre polymères et les écartent les uns des autres. Au moment du séchage, l'eau s'évapore et les liaisons se recréent de façon anarchique : c'est là qu'apparaissent les plis et que le fer est requis (dommage !).

Les fibres synthétiques sont généralement infroissables car elles sont généralement hydrophobes (repoussent l'eau).

Le comportement des fibres naturelles est à étudier au cas par cas : interviennent le type de liaison et le type de traitement subi lors de la fabrication du tissu. Ainsi le coton est composé de cellulose, chaînes linéaires qui se déforment lors du lavage et se replacent tout à fait aléatoirement pendant le séchage.
Au contraire, la laine se froisse peu car les polymères qui la constituent sont non linéaires et torsagés : ils se comportent comme des ressorts qui se déforment et reprennent ensuite leur place facilement.

polyester

On n'arrête plus le progrès !

Les recherches visent à améliorer le comportement des cotons...en jouant sur la solidité des liaisons entre polymères (renforcement à l'aide de résines) ou en cherchant à limiter l'absorption de l'eau.

D'autres types de recherches et de découvertes permettent de jouer sur l'assemblge des polymères : c'est la forme de la molécule et les différents éléments qui la composent qui donnent ses propriétés au matériau. Ont ainsi été créés :

- des chaussettes anti-odeurs :le tissu de ces chaussettes se compose de fibres aseptiques qui empêchent la prolifération bactérienne et neutralisent les odeurs !!

- des vêtements résistants au feu (le Kevlar)

- des vêtements qui sèchent en un clin d'oeil :des fibres qui drainent la transpiration vers l'extérieur

- des vêtements thermo-régulateurs...

- des textiles utilisés dans le milieu médical (ligaments artificiels ...)

- des textiles du futur à base de crabe ou d'algue (le crabion (du crabe) aurait des vertus cicatrisantes et l’algue brune susceptible de diffuser de la vitamine E, du magnésium et du calcium) pourquoi pas ??

Essentiellement utilisés pour leurs performances techniques et leurs propriétés fonctionnelles (durabilité, résistance aux agressions chimiques, perméabilité ou imperméabilité, qualités thermiques.etc...) les nouveaux textiles représenteront 80% des textiles à l’horizon 2020

Près de quatre cents sociétés françaises sont spécialisées dans ce domaine de la recherche du textile innovant. Voici un domaine dans lequel la recherche doit être passionnante !

Textilemedical

Tissu médical

En savoir plus :

La Recherche - Avril 2006 (N° 396) p 79

http://www.rfi.fr/sciencefr/articles/090/article_53054.asp

http://www.arts-et-metiers.net/musee.php?P=225&id=222&cycle=&lang=fra&flash=f

http://www.ensad.fr/journal/journal19/materiaux.htm

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27 septembre 2007

Des fabricants de nuages

Bonjour à tous,

J'inaugure aujourd'hui ma rubrique "Industrie et Techniques" pour vous parler d'une technique de réfrigération de l'eau et mettre un peu de lumière au sujet des réfrigérants atmosphériques : cet article m'a été suggéré à la suite d'un reportage télévisé puis d'articles sur Internet qui induisent en erreur le lecteur ou spectateur non averti.

Qu'est ce qu'un réfrigérant atmosphérique ou aéroréfrigérant ?

C'est une construction en béton en forme d'hyperboloïde qu'on peut souvent admirer, découvrir   aux abords des centrales thermiques ou nucléaires.

Qu'est ce donc qu'un hyperboloïde ? En maths, c'est une surface de révolution décrite par la rotation d'une hyperbole autour de son axe...cela ne vous avance peut-être pas !

Dans votre cuisine, surtout dans les années 70, c'était ceci

diabolo

Vous avez donc sûrement en tête cette construction bizarre, non ?

refrig

A quoi sert-il ?

Tout d'abord, il ne s'agit pas (comme on pourrait le penser à la lecture de certains papiers) d'une cheminée d'usine crachant moultes polluants atmosphériques...

mais d'un gigantesque échangeur de chaleur (100 m de haut) qui permet de refroidir une eau trop chaude. Ce type d'installation est souvent utilisé par les centrales thermiques sauf en bordure de mer ou de rivière (ces points d'eau remplacent alors le réfrigérant).

Une conduite permet d'acheminer l'eau chaude à l'intérieur du réfrigérant tandis que l'air s'engouffre par le bas et passe sous la coque. L'eau passe alors dans des dispositifs de distribution qui permettent d'éclater le débit en de nombreuses gouttelettes avant de passer sur le corps d"échange (air montant/eau descendant)  et de retomber dans la piscine ou bassin d'eau.

La forme particulière de cet échangeur permet de créer un tirage où l'air réchauffé au contact de l'eau chaude, monte (car plus léger que l'air froid) à l'intérieur de la coque du réfrigérant. En montant, il permet de créer une depréssion favorable à l' évaporation d'une partie de l'eau à refroidir...

aeroprincipe

Le fait d'évaporer une partie de l'eau, la refroidit (tout comme lorsqu'on souffle sur nos mains mouillées...ca fait froid !). La convection de l'air permet également de refroidir.

La vapeur d'eau formée (qui va saturer l'air qui l'emporte) s'échappe ainsi hors du réfrigérant et lorsque le temps est humide ou lorsque l'air extérieur est saturé (voir l'article précédent sur les nuages), la vapeur se recondense en un panache qui n'est autre qu'un nuage...

Alors, lorsque vous verrez un réfrigérant avec un beau nuage au-dessus, n'incriminez pas l'industriel et n'ayez pas peur de la pollution, il ne s'agit que d'eau...

A bientôt.

Complément du 8/01/08 suite à la question relative aux débits mis en jeu

Ppour avoir un ordre de grandeur voici quelques chiffres :
Pour une centrale de puissance 250 MW
un réfrigérant de taille 100m en hauteur, 70 m diamètre de base
Lorsque l'unité fonctionne à pleine charge : le débit d'eau de circulation (à refroidir donc) est de 30 000 m3/h, l'évaporation est de l'ordre de 350 m3/h.
Il faut donc compenser par un appoint.

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