28me partie: obtention d'énergie électrique
En 2023, la consommation d'électricité en France s'élève à 445 TWh et se situe en retrait de 3,2% par
rapport à 2022 (460 TWh). La baisse de consommation entre 2022 et 2023 est une des plus fortes jamais
constatées, elle a concerné tous les secteurs (résidentiel, industriel, tertiaire). Par rapport aux valeurs
moyennes historiques (2014-2019), la consommation de l'année 2023 est en baisse de 6,9%
Contrairement à 2022, ou la baisse des consommations d'électricité ne s'était matérialisée qu'à partir de
l'automne, au plus fort de la crise énergétique, en 2023 elle s'est confirmée tout au long de l'année. On
donne 1W.h 3,6.10 J
Document 5: principe d'une centrale nucléaire
Une grande partie de l'énergie électrique française est
d'origine nucléaire. Dans une centrale nucléaire, la
production d'énergie se fait en plusieurs étapes:
(1)la réaction utilisant l'uranium libère une énergie
importante permettant de chauffer un fluide dit
Bitment act
10110
Cade
For
«caloporteur »; Une masse m=1,0kg d'uranium libère E-7,3.1013
(2) Le fluide caloporteur vaporise l'eau circulant dans le circuit secondaire
Cond
Ver
201305
(3) La vapeur sous pression entraîne une turbine qui se met en rotation; la vapeur se liquefie.
(4) La rotation de la turbine entraine celle d'un alternateur qui convertit l'énergie mécanique en énergie
électrique
Document 6: centrale thermique à fioul
La combustion du fioul, principalement constitué d'un
hydrocarbure de formule C16H34 permet de libérer de l'énergie
thermique (une partie de cette énergie étant transformée en
énergie électrique).
La combustion d'une masse m=1,0kg de fioul libère E=43MJ
Document 7: fusion nucléaire et projet Iter
La fusion est la source d'énergie qui alimente le Soleil et les étoiles. Dans les conditions de pression et de
température extrêmes qui règnent au cœur de ces corps stellaires, les noyaux d'hydrogène entrent en
collision et fusionnent pour former des noyaux d'hélium et libérer de considérables quantités d'énergie au
cours de ce processus. L'énergie libérée par la Soleil est due principalement à la transformation suivante :
4H+2 e
He
L'énergie libérée par 1,0g d'hydrogène au cours de cette transformation est d'environ E=590GJ
Le projet ITER (en latin le « chemin ») développé près de Manosque à 2h de la Ciotat est l'un des projets
scientifiques les plus ambitieux au monde du XXIème siècle dans le domaine de l'énergie. 35 pays sont
engagés dans la construction de la plus grande machine jamais conçue, qui doit démontrer que la fusion
-l'énergie du Soleil et des étoiles-peut être utilisée comme source d'énergie à grande échelle, non
émettrice de CO2, pour produire de l'électricité. Les résultats du programme scientifique d'ITER, initié il y a
déjà près de 30ans seront décisifs pour ouvrir la voie aux centrales de fusion électrogènes de demain,
réaction toujours non maitrisée sur Terre à ce jour.
De toutes les réactions de fusion possibles, c'est la réaction entre le deutérium et le tritium (les isotopes 2
et 3 de l'hydrogène) qui se révèle la plus accessible sur Terre en l'état actuel de notre technologie. Le
deutérium est quasiment inépuisable (il est présent dans l'eau) et le tritium, facile à produire. Cette fusion
ne produit pas de déchets radioactifs pendant des milliers d'années contrairement à la fission de l'uranium
des centrales. Dans les machines du projet Iter, l'une des conditions à remplir pour obtenir des réactions
de fusion est d'avoir des températures très élevées (de l'ordre de 150 millions de degrés Celsius). cear
1) a) Dans les documents 5,6 et 7, identifier les transformations physique, chimique et nucléaire
b) Nommer les 2 types de transformations physiques étudiées dans le document 5
c) Ecrire l'équation ajustée de la combustion de l'hydrocarbure proposé dans le document 6; vous
pourrez vous aider du schéma proposé pour trouver les produits formés.
d) Vérifier que les transformations nucléaires étudiées dans les documents 5 et 7 vérifient les lois de
conservation.
2) a) Définir la fusion nucléaire (ne pas confondre avec la fusion d'un glaçon !)
b) Ecrire les représentation symboliques du deutérium et du tritium (justifier brièvement)
c) Calculer la masse nécessaire pour chaque combustible des documents 5 à 7 (uranium, fioul,
hydrogène) nécessaire à la production électrique de l'année 2023 en France.
d) Justifier ainsi que le projet Iter soit considéré comme l'un des plus ambitieux du XXIème siècle;
citer un autre argument validant scientifiquement ce projet; proposer des arguments justifiant les
controverses lors de débats houleux impliquant ce projet.