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Énergie nucléaire : fonctionnement, enjeux, risques associés

Développée à partir des années 1950 sous l’impulsion du général de Gaulle qui avait créé le Commissariat à l’énergie atomique (CEA) quelques années plus tôt, l’industrie nucléaire occupe aujourd’hui une place considérable dans le paysage énergétique français. Aujourd’hui, environ trois quarts de l’électricité produite en France provient des centrales nucléaires. Leur exploitation, qui génère 40 000 emplois dans l’Hexagone, est au centre des débats depuis des décennies, en particulier depuis les accidents de Tchernobyl et de Fukushima. Les défenseurs de l’énergie nucléaire mettent en avant son ratio de production que nulle autre source d’énergie ne parvient à égaler, ses détracteurs pointent du doigt ses risques démesurés et son impact sur l’environnement. Quel est le poids du nucléaire en France ? La place de la France dans le monde ? Qu’entend-on par fission et fusion ? Comment fonctionne un réacteur ? Pourquoi la France parie-t-elle depuis plus d’un demi-siècle sur cette technologie ? Quels sont ses inconvénients et les risques associés ? Les énergies renouvelables peuvent-elles remplacer les centrales ? Direct Énergie lève le voile sur les zones d’ombre et de lumière de l’énergie nucléaire.

 

Sommaire

La place du nucléaire en France

En 2016, 72,3 % de l’électricité produite en France était issue des centrales nucléaires. Le poids du nucléaire en France la place au premier rang mondial en termes de mix énergétique, au deuxième rang mondial en termes de production.

 

Chiffres-clés

Avec 19 centrales et 58 réacteurs opérationnels, la France possède actuellement le deuxième parc nucléaire au monde, derrière les États-Unis (99 réacteurs) et devant le Japon (42 réacteurs). 

En 2016, les centrales nucléaires françaises ont généré 384 TWh d’électricité, soit près des trois quarts du total produit (531,3 TWh). Bien que la production ait baissé de 2,8 % par rapport à 2015, le nucléaire reste de loin la première forme de production d’électricité. Elle est suivie de l’énergie hydraulique (63,9 TWh, +8,2 %), du gaz (35,3 TWh, +60 %) et de l’énergie éolienne (20,7 TWh, -1,8 %).
 

Bon à savoir : en mai 2016, 441 réacteurs nucléaires étaient opérationnels dans 35 pays.

 

Des objectifs difficiles à atteindre

Dans le cadre de la loi du 17 août 2015 relative à la transition énergétique pour la croissance verte, la part du nucléaire en France devrait tomber à 50 % à l’horizon 2025. Cela dit, le ministre de la Transition écologique et solidaire Nicolas Hulot a récemment annoncé que cet objectif ne serait pas atteint. Un demi-échec deux ans seulement après avoir fixé une date qui avait supposé plusieurs mois de débats au Parlement. Pour se justifier, le ministre a assuré que le maintien de la date établie mettrait en danger les objectifs climatiques, et qu’il était par conséquent préférable de proposer une date plus réaliste.

Comment fonctionnent les centrales nucléaires ?

De l’atome au transport de l’électricité produite jusqu’à votre domicile, l’énergie nucléaire est un processus complexe et très réglementé.
 

L’énergie nucléaire, une histoire d’atomes et de fission

La production d’énergie nucléaire repose sur la fission des atomes d’uranium. La fission désigne le phénomène par lequel les atomes se désintègrent, conduisant à la formation de plusieurs nucléides. Cette désintégration, qui a lieu au sein du réacteur, produit une quantité de chaleur très importante.

La vapeur d’eau générée par la chaleur fait fonctionner une turbine reliée à un alternateur, permettant ainsi d’obtenir de l’électricité.
 

La fission nucléaire est parfois confondue avec la fusion, qui consiste à créer un atome d’hélium en combinant deux atomes d’hydrogène. La fusion nucléaire est encore en cours de développement. Elle permettrait d’obtenir dix fois plus d’énergie que la fission mais nécessite des conditions thermiques plus contraignantes (la température doit atteindre 100 millions de degrés).

 

Les circuits des centrales nucléaires

Les centrales nucléaires sont constituées de trois principaux circuits : primaire, secondaire et tertiaire.
 

Le réacteur est la pièce maîtresse du circuit primaire. La chaleur produite par la fission élève la température de l’eau située autour du réacteur.
 

Le circuit secondaire est connecté au circuit primaire par un générateur de vapeur. L’eau chaude du circuit primaire chauffe l’eau du circuit secondaire. C’est à ce stade que se crée la vapeur d’eau qui met la turbine en mouvement grâce à la pression exercée. L’alternateur couplé à la turbine produit alors du courant alternatif.
 

Le dernier circuit, appelé circuit de refroidissement, transforme la vapeur d’eau en eau par l’intermédiaire d’un condenseur. Elle est ensuite refroidie au contact de l’air.
 

Transport de l’électricité

L’électricité produite par les centrales nucléaires passe par un transformateur, qui a pour fonction d’élever la tension du courant électrique. De cette façon, l’électricité peut être transportée par les lignes à haute tension. Sur sa route, le courant passe par d’autres transformateurs pour circuler par les lignes à moyenne et basse tension, jusqu’à votre logement.

Pourquoi la France a-t-elle misé sur l’énergie nucléaire ?

La France a choisi de se lancer dans l’industrie nucléaire il y a 60 ans pour des raisons stratégiques, afin de mieux se défendre et de devenir indépendante sur le plan énergétique. Cette volonté s’est accentuée après les chocs pétroliers des années 1970.
 

 

La genèse

L’intérêt de la France pour l’énergie nucléaire date de l’après-guerre.

La Seconde Guerre mondiale à peine terminée, le général de Gaulle suit la recommandation de son ministre de la reconstruction et de l’urbanisme, Raoul Dautry, en fondant une structure chargée de poursuivre les recherches sur l’énergie atomique : le Commissariat à l’énergie atomique (CEA). Le gouvernement français, qui avait assisté comme le monde entier à la démonstration de force des États-Unis avec les bombardements d’Hiroshima et de Nagasaki, voyait en cette technologie une arme au grand potentiel pouvant défendre les intérêts nationaux.

Le premier réacteur nucléaire fut mis en fonctionnement en 1955 à Marcoule. Surnommé G1, il était de taille modeste (2 MW) mais symbolisait l’aboutissement d’une technologie prometteuse. En 1957, la mise en place du programme électronucléaire français est confiée à EDF. L’entreprise publique fabrique le premier réacteur de la centrale de Chinon (70 MW).

 

Accélération du développement nucléaire

Le premier choc pétrolier de 1973 entraîna une augmentation brutale du prix du baril (+70 %). Ce phénomène renforça la conviction du gouvernement de promouvoir son indépendance énergétique et d’accélérer son programme nucléaire. Dans les années 1970 et 1980 sont construits 54 réacteurs. Ce déploiement représente un coût faramineux, près de 65 milliards d’euros. Ce pari initié par De Gaulle, accéléré par Pompidou et relayé par Mitterrand, explique aujourd’hui pourquoi 75 % de l’électricité produite en France provient des centrales nucléaires.
 

Les avantages de l’énergie nucléaire

La France n’a pas pris le chemin du nucléaire uniquement pour des raisons de défense nationale et d’indépendance énergétique. Cette technologie n’entraîne pratiquement aucune émission de dioxyde de carbone. Bien que la gestion des déchets soit un problème difficile à résoudre, le fonctionnement des centrales nucléaires permet de diminuer considérablement la consommation des combustibles fossiles.
 

Par ailleurs, le ratio de production est très intéressant. En effet, avec le nucléaire, le coût du combustible utilisé ne représente que 20 % du coût de l’énergie produite. Les centrales garantissent un approvisionnement en électricité pendant toute l’année. Cette autonomie garantit une meilleure stabilité des prix et permet de mieux faire face aux fluctuations du prix du pétrole.
 

Bon à savoir : les centrales nucléaires fournissent 30 % de l’électricité produite en Europe.

Quels sont les problèmes et risques associés à l’énergie nucléaire ?

 

Accidents, gestion des déchets, rejets radioactifs… Bien qu’elle présente des avantages indéniables, l’énergie nucléaire a aussi plusieurs inconvénients. Pour cette raison, ses détracteurs sont aussi virulents que ses défenseurs.
 

Tchernobyl et Fukushima, des blessures ouvertes

Bien que l’exploitation des centrales nucléaires soit rigoureusement réglementée, les accidents de Tchernobyl (Ukraine, 1986) et de Fukushima (Japon, 2011) resteront à jamais des plaies difficiles à refermer. 

 

Après Tchernobyl, la sûreté nucléaire fut placée au cœur des stratégies de développement. L’Autorité de sûreté nucléaire (ASN) oblige les exploitants à fournir davantage d’informations dans un souci de transparence.
 

Alors que l’on pensait le nucléaire plus sûr, l’accident de Fukushima a de nouveau suscité de nombreuses controverses. À tel point que l’Allemagne, par l’intermédiaire d’Angela Merkel, a annoncé sa sortie du nucléaire « le plus vite possible ». Un grand pas que n’a pas osé faire la France. À la place, le gouvernement s’est engagé à fermer plusieurs réacteurs, à commencer par ceux de Fessenheim (Bas-Rhin). Leur fermeture devrait coïncider avec la mise en service de l’EPR de Flamanville, en 2019.
 

Gestion des déchets

Bien que le volume des déchets nucléaires soit relativement faible, ils sont très dangereux. Les déchets radioactifs nécessitent un traitement spécial adapté à leur degré de radioactivité et à leur durée de vie. La plupart des déchets proviennent du cœur des réacteurs. Le niveau de radioactivité des déchets de haute activité se maintient des milliards, voire des dizaines de milliards d’années. Cette classe de déchets est très faible en termes de volume (0,2 %), mais elle représente 96 % de la radioactivité. Les matières recyclables, le plutonium et l’uranium, sont récupérées. Les matières non recyclables sont calcinées et la poudre noire qui en découle est placée dans une pâte de verre en fusion, qui est ensuite coulée dans des fûts en inox. À l’heure actuelle, les déchets sont enfouis mais il n’existe aucune autre alternative. Les écologistes qualifient cet enfouissement de bombe à retardement, une menace réelle pour l’environnement et les générations futures.
 

Rejets radioactifs

Quelles seraient les conséquences d’un accident nucléaire en France ? Cette question dérange et divise les acteurs, les dirigeants et la société civile. Si un accident se produit, les hommes, la faune, la flore et les sols seront exposés à la radioactivité. Le pire scénario imaginable est la fusion du cœur, en particulier si l’étanchéité de la cuve et de l’enceinte de confinement est rompue. C’est ce qu’il s’est passé à Fukushima. Les pays qui utilisent le nucléaire ont élaboré des protocoles d’urgence à mettre en place en cas d’accident (mise à l’abri des civils, port de combinaisons spéciales…), mais le risque zéro n’existe pas. Par ailleurs, l’impact sur la santé et l’environnement pouvant être perceptible seulement des décennies ou des siècles plus tard, il est très difficile de mesurer les conséquences réelles d’un accident.
 

Les armes nucléaires

Il suffit de se tourner vers la Corée du Nord pour constater que la prolifération des armes nucléaires constitue également l’un des principaux problèmes de cette source d’énergie.
 

Les énergies renouvelables peuvent-elles supplanter le nucléaire ?

La part des énergies renouvelables dans le mix énergétique est au cœur des réflexions. Très peu de pays possédant des centrales nucléaires y ont renoncé, car ils pensent que les énergies vertes et le nucléaire peuvent se complémenter. En effet, le nucléaire permet d’atteindre les objectifs climatiques plus rapidement. Il offre une grande flexibilité et garantit un bon équilibre entre l’offre et la demande du fait de sa centralisation.
 

La France, qui mise sur la complémentarité, devra donc décider dans les prochaines années quelle part attribuer au nucléaire et aux énergies renouvelables. Le secret d’un mix énergétique réussi résidera dans l’identification de la zone de taux de pénétration optimale, une zone au-delà de laquelle les dépenses en énergie baissent considérablement avec les technologies disponibles.

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