L’énergie nucléaire : qu’est-ce que c’est ? Comment fonctionne-t-elle ?
Qu’est-ce que l’énergie nucléaire ?
La production d’énergie nucléaire repose sur la réaction de fission des atomes de l’uranium. C’est un minerai contenu en quantité limitée dans le sous-sol de la Terre. Dans le marché de l’énergie, l’énergie nucléaire est alors largement utilisée dans le cadre de la production d’électricité.
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Définition de l’énergie nucléaire
L’énergie est dite nucléaire lorsqu’elle est produite à partir de la fission d’atomes d’uranium. Industriellement maîtrisé depuis les années 1950, ce processus de fission s’effectue au sein d’une centrale électronucléaire. L’énergie créée par fission est toujours de nature électrique : la fission nucléaire permet donc uniquement de créer de l’électricité.
En France, le premier réacteur nucléaire d’essai fut mis en place dès la fin de la Seconde Guerre mondiale, en 1948. Le développement du parc actuel remonte aux années 1970. Aux États-Unis, pour info, l’implantation du premier réacteur date de 1946.
Comment fonctionne l’énergie nucléaire ?
L’énergie nucléaire est produite par fission atomique. Ce procédé consiste à envoyer à très haute vitesse un neutron sur un atome instable d’uranium. Face à l’impact, ce dernier se décompose en 2 atomes plus légers. Plusieurs autres neutrons sont formés. Ces neutrons viennent à leur tour percuter les atomes d’uranium. Une réaction en chaîne commence.
Bon à savoir : quid de la fusion nucléaire ? Dans une centrale nucléaire, l’électricité est fabriquée à partir de la fission d’atomes d’uranium. Théoriquement, une quantité plus importante d’énergie pourrait être créée par fusion nucléaire. Ce procédé repose sur l’assemblage de deux atomes d’hydrogène à des températures de plusieurs millions de degrés. On retrouve la même réaction au cœur du soleil.
Quels sont les avantages et les inconvénients de l’énergie nucléaire ?
L’énergie nucléaire est la principale source de production électrique en France. Cette technologie présente plusieurs avantages :
- Une énergie disponible toute l’année. Elle n’est pas dépendante du rayonnement solaire, comme dans le cas des centrales photovoltaïques, ou de la force du vent comme les éoliennes.
- La production d’énergie nucléaire ne rejette pas de CO2, simplement de la vapeur d’eau. C’est pourquoi on considère l’énergie nucléaire comme une énergie bas-carbone.
- Le nucléaire est une énergie simple à produire en plus d’être relativement bon marché.
- La technologie nucléaire est bien maîtrisée. En France, le parc de centrales est déjà constitué.
Néanmoins, l’énergie nucléaire présente quelques inconvénients :
- Les centrales nucléaires génèrent des déchets radioactifs, dangereux pour l’Homme comme pour l’environnement. La gestion de déchets constitue un enjeu écologique fondamental. Aujourd’hui, ils sont stockés ou enterrés profondément.
- Les accidents nucléaires sont rares, mais très dangereux (Tchernobyl ou Fukushima).
- La modernisation des centrales nucléaires peut s’avérer coûteuse, les coûts de gestion également.
- L’extraction de l’uranium dans les sous-sols terrestres pose des problèmes diplomatiques et écologiques.
- L’uranium n’est pas une ressource renouvelable. Sa quantité sur Terre n’est pas infinie.
Est-ce que l’énergie nucléaire est polluante ?
Contrairement au charbon par exemple, qui est une énergie fossile, l’énergie nucléaire dégage très peu de C02, l’un des principaux gaz responsables du dérèglement climatique. Peut-elle pour autant être considérée comme une énergie propre ? Rien n’est moins sûr !
Chaque année, l’énergie nucléaire génère près de 25 000 m3 de déchets nucléaires hautement radioactifs. La gestion de ces déchets pose problème, puisqu’il n’existe aujourd’hui aucune solution pour les valoriser.
En parallèle de ces déchets, en vue de leur retraitement, plusieurs centaines de tonnes de combustibles sont plongées chaque année dans ce que les spécialistes nomment des « piscines ». Dans les faits, beaucoup de ces déchets s’accumulent sur plusieurs années dans ces piscines nucléaires.
Malgré le renforcement des normes de sécurité, les centrales nucléaires restent sujettes aux risques, en cas de catastrophe naturelle, d’erreur humaine ou d’attaque terroriste par exemple. Les conséquences d’une fuite nucléaire sur la santé et l’environnement ne sont plus à démontrer.
Qui utilise l’énergie nucléaire ?
Dans le monde, l’énergie nucléaire représente une petite partie de la production d’électricité, équivalente à environ 10%. En 2021, le mix électrique mondial était constitué ainsi :
- 36,5% charbon
- 22,2% gaz naturel
- 15,3% hydroélectricité
- 9,9% nucléaire
- 6,6% éolien
- 3,3% solaire
- 3,1% autres énergies fossiles
- 2,3% bioénergies
- 0,4% autres énergies renouvelables
L’Europe est, de loin, le continent ayant le plus recours à l’énergie nucléaire. La part d’énergie nucléaire sur le vieux continent est d’environ 26%. Pour info, les principaux producteurs d’énergie nucléaire sont les États-Unis (95,52 GWe), la France (61,37 GWe) et la Chine (50,86 GWe).
Quelle est la part d’énergie nucléaire en France ?
Le nucléaire occupe une place importante dans le mix énergétique français. Il représente ainsi 40% de la consommation d’énergie primaire sur le territoire. La part du nucléaire dans la production d’électricité nationale est, quant à elle, estimée à 70% environ.
Aujourd’hui, la France dispose d’un parc de :
- 56 réacteurs à eau sous pression (REP), dits « de génération II ».
- 1 réacteur EPR (Evolutionary Power Reactor), dit de « génération III ».
Comment fonctionne une centrale nucléaire ?
Le principe de fonctionnement d’une centrale nucléaire est identique à celui d’une centrale thermique. Dans une centrale nucléaire, la réaction en chaîne provoquée par la fission des atomes d’uranium sous l’action de neutrons crée une quantité gigantesque d’énergie. En passant dans un circuit d’eau sous pression, cette chaleur se transforme progressivement en vapeur. Celle-ci vient ensuite actionner des turbines, créant elles-mêmes de l’électricité.
Du point de vue de l’infrastructure, une centrale électronucléaire est composée de 4 grands ensembles :
- Le réacteur dans lequel se déroule la fission des atomes.
- La salle des machines, dans laquelle est produite l’électricité.
- Les départs des lignes, pour transporter l’énergie.
- Les installations de refroidissement.
Les différentes utilisations du nucléaire en France
En France, le nucléaire est utilisé dans 2 principaux domaines :
- La production d’électricité dans les centrales nucléaires.
- La propulsion navale des flottes militaires et civiles.
À l’avenir, l’énergie nucléaire pourrait bénéficier à la propulsion spatiale.
Quel futur pour le nucléaire en France ?
La loi de transition énergétique pour une croissance verte (LTECV) prévoit une augmentation de la part des énergies vertes et renouvelables dans la production énergétique de la France. En parallèle, d’ici 2025, il s’agira de porter la part du nucléaire dans la production d’électricité à 50%, contre 70% actuellement.
La LTECV instaure par ailleurs un plafond de puissance de 63,2 GW pour les centrales nucléaires. La mise en place de nouveaux réacteurs est conditionnée à la fermeture des réacteurs plus anciens.
À plusieurs occasions, le Gouvernement Macron s’est montré favorable au maintien de la filière nucléaire française. Le développement du secteur pourrait notamment passer par la construction de réacteurs de petite taille, caractérisé par leur modularité et leur faible puissance. Les caractéristiques de ces « small modular reactors » (SMR) facilitent la production en série.
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