Energie nucléaire : ce qu'il faut retenir
L’énergie nucléaire est une invention relativement récente qui n’a cessé d’évoluer depuis le siècle dernier. Cette énergie puissante, bas carbone, est disponible en continu pour satisfaire nos différents besoins énergétiques. De l’extraction du minerai d’uranium en passant par la fission nucléaire, jusqu’à la production d’électricité qui alimente nos foyers : voici les différentes étapes qui composent le cycle de l’uranium.
Qu'est ce que l'énergie nucléaire ?
L’ énergie nucléaire permet de nous connecter, de nous éclairer, de nous soigner, de faire fonctionner nos voitures, nos trains, nos bus, d’alimenter nos outils de production… Elle sert à produire de l’électricité qui est un bien de première nécessité au même titre que l’eau.
Il existe trois types de sources d’énergie sur la Terre :
Les sources d’énergie fossiles (gaz, charbon, pétrole), ainsi nommées car elles sont issues de la transformation de matières organiques enfouies sous terre depuis des millions d’années.
Elles sont épuisables et fortement émettrices de gaz à effet de serre.
Les sources d’énergie renouvelables (éolien, solaire, hydroélectricité), sont, comme leur nom l’indique, inépuisables. Elles se nourrissent d'éléments naturels tels que
le soleil, l’eau, le vent, les sources d’eau chaude. Elles sont dites intermittentes car elles ne produisent pas d’énergie en continu. Elles sont faiblement émettrices de gaz à effet de serre.
La source d’énergie fissile qu’est l’énergie nucléaire. Résultant de la fission de l’uranium et du plutonium qui produit une réaction en chaîne puissante, elle sert
à alimenter tous les réseaux électriques de notre pays en continu. Elle est faiblement émettrice de gaz à effet de serre.
Le saviez-vous ? En France, 75 % de notre électricité est produite grâce à l’énergie nucléaire.
L’énergie nucléaire, comment tout a démarré ?
Un peu d’histoire :
- 1896 : Henri Becquerel observe pour la 1ere fois le rayonnement de l’uranium
- En 1900, Marie Curie, découvre la radioactivité. Elle obtient deux prix Nobel pour ces découvertes : l’un, en 1903, l’autre, en 1911.
- 1934 : Irène et Frédéric Joliot-Curie mettent en évidence la radioactivité artificielle.
- En 1938, Otto Hahn découvre la fission et la quantité d’énergie colossale qu’elle produit.
- Le 18 octobre 1945, le général de Gaulle fonde le Commissariat à l'énergie atomique (CEA).
- Le 24 juillet 1952, l’Assemblée nationale vote la construction de deux réacteurs nucléaires sur le site de Marcoule.
- Le 17 juin 1958, le général de Gaulle décide de construire une usine d’enrichissement d’uranium à Pierrelatte dans la Drôme.
- Le 26 octobre 1959, le centre de Cadarache est créé par le Commissariat à l’énergie atomique (CEA) pour des recherches sur les réacteurs à neutrons rapides (RNR).
- En 1963, le 1er réacteur nucléaire d’EDF est mis en route à Chinon.
- En 1967, mise en service de l’usine de la Hague.
- En 1969, le gouvernement Chaban-Delmas décide de construire deux réacteurs nucléaires à eau pressurisée, à Fessenheim
- En 1973 : la crise pétrolière et l’augmentation du prix du pétrole favorisent le « tout nucléaire »
- Années 80 : Agrandissement du parc nucléaire français
- 2001 : Orano naît de l’union de Framatome, Cogema et CEA industrie
- 2009 : Naissance d’Orano med, 1er essai clinique en 2012
- 2019 : Le 5e rapport du GIEC préconise plus de nucléaire pour aborder la transition énergétique
- 2021 : La hausse des prix du gaz et de l’électricité dans l’Union européenne et la nécessité de se tourner une énergie décarbonée plaident pour un retour à plus de nucléaire dans le mix énergétique
Comment fonctionne l'énergie nucléaire ?
L’uranium : une ressource naturelle
L’uranium est présent sous sa forme naturelle dans le sous-sol terrestre. Ce sont les isotopes 235 et 238 du minerai qui sont utilisés dans le cycle de combustion nucléaire. L’uranium 235 représente 0,7 % de la part d’uraniumprésente dans la croûte terrestre. Il est particulièrement instable, très rare, et fissile.Il est enrichi préalablement à son utilisation, par centrifugation ou diffusion, et concentré par la suite sous forme de Yellow Cake. Orano a largement développé son expertise dans l’enrichissement d’uranium et occupe la 3ème place mondiale. L’uranium 238, beaucoup plus présent dans la nature, est dit fertile. Il représente 99,7 % de la part d’uranium dans la croûte terrestre.
L’uranium enrichi, qui ressemble à une poudre noire, est compressé, une fois traité, sous forme de pastilles de 7 grammes rangées dans des tubes en métal de 4 mètres de long nommés « crayons ». Parfaitement hermétiques, ils sont ensuite agrégés sous forme d’un assemblage combustible.
Le saviez-vous ?
- 1 assemblage combustible = 264 crayons
- Chaque assemblage permet d’alimenter une ville de 100.000 habitants
- Avec un seul kilo d’uranium enrichi, on produit autant d’énergie qu’avec 170 tonnes de charbon
Que se passe-t-il lors d’une réaction en chaîne nucléaire ?
Lorsqu’un noyau d’uranium 235 est bombardé par un neutron, il va l’absorber et se fendre en deux parties. C’est la fission nucléaire.En se fractionnant, ce noyau produit de nouveaux neutrons qui vont à leur tour bombarder d’autres atomes d’uranium 235 et cette cascade de fissions est nommée réaction en chaîne.
Elle est maîtrisée et maintenue à un niveau constant grâce à des barres de contrôle qui mesurent et régulent le nombre de neutrons.
Ce phénomène permet de générer une grande quantité d’énergie et de chaleur. Le réacteur nucléaire entre alors en jeu pour réutiliser cette énergie en chauffant l’eau qui produit de la vapeur et active la turbine. Cette dernière, combinée à un alternateur, la transforme en électricité.
Le saviez-vous ? 1g d’uranium produit plus de chaleur que la combustion d’une tonne de pétrole
La centrale nucléaire
Une centrale nucléaire est composée de quatre entités principales :
- un bâtiment qui abrite le réacteur, lieu de la fission nucléaire,
- la salle des machines où se produit l’électricité,
- les départs de lignes électriques qui transportent l'électricité vers le réseau,
- les tours de refroidissement qui permettent de condenser et de récupérer une partie de l’eau utilisée dans le cycle de combustion.
Pour en savoir plus sur les interactions entre ces quatre entités et sur les différents étapes de la production d'électricité au sein de la centrale, retrouvez l'article sur le Fonctionnement d'une centrale nucléaire.
Le saviez-vous ?
- Avec 58 réacteurs, la France est championne du monde de l’électricité nucléaire
- + de 90 % de l’électricité en France est bas carbone grâce à un mix entre énergie nucléaire et énergies renouvelables.
Les applications connues et moins connues de l’énergie nucléaire
L’énergie nucléaire a bien d’autres applications que celle de produire de l’électricité. Si elle a favorisé de grandes avancées en termes de recherche médicale, sa contribution dans les domaines des arts, de l’archéologie ou de l’alimentation sont encore méconnues. En voici quelques exemples…
En médecine, elle permet de faire des bonds en avant en termes de prévention, diagnostic, traitement des maladies, radiothérapie, alphathérapie, recherche contre le cancer, etc.
Dans les domaines de l’agriculture et de l’alimentation, elle contribue à l’amélioration des techniques agricoles, de conservation des aliments, de nutrition. Le rayonnement nucléaire permet, par exemple, de lutter contre des bactéries et de nombreux virus qui pourraient nuire aux récoltes, mais également de détecter dans la terre les éléments les plus favorables au développement de certaines cultures. Ou encore de trouver de l’eau dans des zones arides en la détectant de manière extrêmement précise.
Elle favorise la protection de l’environnement, et notamment des fonds marins, grâce à des études sur l’acidification des océans et la pollution plastique.
Elle joue également un grand rôle dans la restauration d'œuvres d’art et facilite grandement le travail des archéologues. Elle permet de dater, d’identifier et de reconstituer l’histoire des
objets découverts lors de fouilles.
En savoir plus : https://www.sfen.org/energie-nucleaire/energie-service-progres/applications-nucleaire
L’énergie nucléaire, qui fut une découverte scientifique révolutionnaire au siècle dernier, ne cesse d’entrouvrir de nouvelles voies. Elle apparaît plus que jamais comme une énergie d’avenir dans les domaines de la transition énergétique, de la mobilité électrique, de la médecine, du spatial ou même de l’informatique quantique…
- Avec un seul kilo d’uranium enrichi, on produit autant d’énergie qu’avec 160 tonnes de charbon
- La plupart des études mondiales prévoient un doublement, voire un triplement de la demande électrique d’ici 2050.
- Le parc nucléaire mondial fournit près de 10,3 % de l’électricité produite dans le monde. On compte 444 réacteurs nucléaires en fonctionnement, répartis dans 32 pays.
- La part de l’électricité nationale d’origine nucléaire est de 67,1 % en France.
- 53 % des Français considèrent que le nucléaire est essentiel pour l’indépendance énergétique de la France (source : enquête BVA/Orano - mai 2021)
