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2. Le nucléaire
Il est question ici du nucléaire civil, dit aussi « électronucléaire » (énergie nucléaire utilisée pour la production d’électricité). Au niveau militaire, la fabrication de bombes atomiques nécessite du plutonium, qui est un des déchets produits par les réacteur nucléaires.
Types de réacteurs, principes physiques et ressources
● Les réacteurs à eau pressurisée (REP)
[Réacteurs actuels, de la quasi totalité du parc mondial]
Ils utilisent la fission (ou éclatement) de noyaux d’uranium 235 (atome comportant 235 nucléons: 92 protons et 143 neutrons), dans une réaction en chaîne naturelle entretenue par des neutrons lents (2 km/s).
Le combustible utilisé est composé d’ « uranium enrichi » [enrichi en uranium 235]. Alors que l’uranium naturel est composé de 0,7% d’uranium 235 et de 99,3% d’uranium 238, le combustible des réacteurs nucléaires est composé d’environ 5% d’uranium 235 et de 95% d’uranium 238.
La chaleur dégagée lors de cette réaction nucléaire est utilisée pour mettre de l’eau sous pression, dont la force mécanique fait tourner un alternateur, comme dans une centrale thermique à combustible fossile (gaz, fioul ou charbon).
Au rythme actuel de consommation de l’uranium 235, qui fournit environ 10% de l’électricité mondiale les réserves sont estimées à environ 1 siècle.
Cette solution de types réacteurs nucléaires largement utilisés par la France n’est donc pas généralisable à l’ensemble des pays. Si le monde entier fabriquait son électricité à partir de ce type de réacteur, les ressources seraient épuisées en 10 ans. Elles seraient épuisées en seulement 3 ans si le nucléaire devait remplacer en plus de cela les énergies fossiles.
Contrairement à ce qui a été raconté pendant longtemps, le nucléaire, dans sa forme actuelle, ne permet aucunement à la France d’être indépendante au niveau énergétique puisque l’intégralité de l’uranium est importée.
● Les Réacteurs à Neutrons Rapides (RNR)
Ils utilisent L’uranium 238 (atome comportant 92 protons et 146 neutrons), qui est plus difficilement fissile. Pour cela, l’U238 doit être bombardé par un flux de neutrons rapides (13.000 km/s).
Le fluide caloporteur utilisé n’est pas l’eau comme dans les REP, mais le sodium liquide.
Les RNR sont dits aussi « surgénérateurs » par abus de langage. Un réacteur à neutrons rapide fonctionne en surgénération lorsque réglage de la réaction en chaîne fait qu’il génère des déchets recyclables en nouveau combustible. Le cas échéant, il fonctionne en sous-génération, c’est-à-dire comme un incinérateur de certains déchets radioactifs issus du parc de REP.
Etant donné les importants stocks d’uranium 238 que possède la France, cela pourrait lui assurer une autonomie énergétique pour un ordre de grandeur d’un millier d’années.
Au niveau mondial, cela permettrait de fournir le monde en énergie durant un ordre de grandeur de deux siècles.
● Les réacteurs à fusion nucléaire, dits aussi tokamaks
Ils utilisent la fusion de deux atomes d’hydrogène qui se transforment en un atome d’hélium, comme cela se produit dans le Soleil.
Cette réaction atomique libère de la chaleur, qui serait utilisée pour mettre de l’eau sous pression et activer un alternateur, comme dans une centrale thermique classique (nucléaire ou à combustible fossile).
Les tokamaks n’en sont qu’au début du stade expérimental et leur éventuelle mise en service commercial n’interviendrait qu’à très long terme.
Il est prévu que le prototype international ITER, construit en France dans les Bouches du Rhône soit être mis en service en 2033.
Ces réacteurs utiliseraient donc une ressource en hydrogène sont illimitée à l’échelle humaine et de la planète.
Evolution historique
La France a massivement investi dans le nucléaire civil dans les années 70 et 80 suite aux chocs pétroliers des années 70. Elle est le seul pays au monde à avoir investi proportionnellement autant dans ce mode de production d’électricité.
20 ans après le lancement du plan Messmer, 40 réacteurs nucléaires (de modèle américain) étaient en fonctionnement. Cela fut une grande réussite industrielle.
Lors de ces dernières années, ces réacteurs ont subi un programme de rénovation dit « grand carénage » afin de prolonger leur durée d’exploitation au-delà des 40 ans prévus.
La France a décidé de renouveler partiellement le parc nucléaire actuel avec le programme EPR, dont les premiers de série ont connu de grandes difficultés. Cela provient
– de la perte de savoir-faire dû à une longue période sans construction de réacteur, et
– à un modèle d’origine trop compliqué à construire. L’EPR2 se veut plus simple à construire.
Avantages
Parmi les avantages du nucléaire
– il s’agit d’une énergie bas carbone
– il peut produire en permanence (contrairement aux énergies variables éoliennes et photovoltaïques)
– il est pilotable pour répondre aux fluctuations de la demande, sans être toutefois aussi flexible que les centrales thermiques à gaz.
– il limite également le nombre d’éoliennes et leur pollution sonore et visuelle.
– Il est peu consommateur de ressources car l’énergie nucléaire est extrêmement concentrée.
A contrario, les énergies variables éoliennes et photovoltaïques, qui sont de faible densité, nécessitent de grands dispositifs de collecte de ces énergies. Ainsi, il faut une grande quantité d’acier, de verre et autres matériaux pour construire une éolienne ou un parc photovoltaïque.
Inconvénients
Le risque d’accident constitue un inconvénient important.
Deux accidents majeurs se sont produits au cours de l’Histoire. Celui de Tchernobyl en 1986 est dû à un modèle de réacteur (le RBMK) qui n’est plus construit depuis longtemps et à un manquement total aux règles de sécurité. Celui de Fukushima en 2011 est dû au fait que la centrale était construite, de manière aberrante, seulement 6 mètres au-dessus du niveau de la mer dans une zone fréquemment affectée par des tsunamis. Par « chance » au moment du sinistre, le vent soufflait vers l’océan et non pas vers les terres, sans quoi les dommages auraient été beaucoup plus importants.
Toutefois, cet inconvénient conséquent doit être apprécié par rapport à ceux des autres moyens de production d’électricité.
Aussi, les barrages constituent également un risque important. Ainsi, le barrage de Malpasset dans le Var a cédé en 1959. Pour autant, l’hydraulique de barrage est indispensable à la production d’électricité de pointe, et désormais aux compensations des fluctuations des énergies variables éoliennes et photovoltaïques.
De plus, l’association, dans l’inconscient collectif entre une centrale nucléaire et la bombe atomique, aboutissant à la l’apocalypse nucléaire, a généré une peur exagérée de l’accident nucléaire.
Il convient également de rappeler que si les centrales thermiques à combustible fossile ne possèdent pas ce risque, elles contribuent, de manière majeure au réchauffement climatique. Les centrales à charbon créent, de plus, une forte pollution par les particules émises.
Le volume de déchets ultimes est relativement limité. Leur stockage est donc gérable.
Leur incinération dans des réacteurs à neutrons rapides permettrait d’en diviser encore par 10 la quantité.
Actuellement, le principal inconvénient est celui du coût.
En effet, le coût des premiers EPR a été très élevé et celui envisagé pour les EPR2 serait également élevé.
Le nucléaire a été une énergie compétitive, dans le cadre du plan Messmer, parce qu’un grand nombre de réacteurs ont été construits sur le même modèle, et que celui-ci fonctionnait correctement.
Cependant, environ une grande partie de ce coût est financier. Il s’agit des intérêts relatifs aux importants emprunts à réaliser, et au temps important entre le moment des prêts et le début de leur remboursement par la vente d’électricité.
Entre un emprunt par un état solvable à un taux faible et un emprunt classique, le coût du réacteur peut varier du simple au double, voire davantage. Le coût du kWh produit peut également varier du simple au double selon les taux d’intérêt d’emprunt pour fabriquer les réacteurs.
Etant donné le coût élevé hors frais financiers, il semble que seul le financement par un état, à un taux d’intérêt faible puisse permettre à l’électronucléaire d’être compétitif.
Par ailleurs, le coût de l’uranium 235 ne peut qu’augmenter à l’avenir étant donné la raréfaction du minerai.
Cela dépendra largement du nombre de réacteurs que la Chine construira dans les décennies à venir.
Les réserves sont limitées à environ un siècle au rythme de consommation actuel, permettant de produire 10% de la production actuelle d’électricité au niveau mondial.
Par ailleurs, les conditions géopolitiques jouent un rôle important dans l’acquisition du combustible.
En 2022, la France a été exclue du Niger par le nouveau pouvoir politique. Elle y puisait 15% de l’uranium utilisé.
Les autres grands gisements se trouvent:
– au Kazakhstan dans la zone d’influence de la Russie
– au Canada dans la zone d’influence des Etats-Unis
– en Australie
Les attitudes de « prédation » des dirigeants de la Russie et des Etats-Unis, ainsi que l’expérience au Niger soulignent les risques d’approvisionnements pour la France, dans les décennies à venir.
Or, un réacteur construit aujourd’hui mettra au minimum 10 ans avant d’être mis en service et sera exploité pendant 60 ans. Il est donc nécessaire de pouvoir se procurer de l’uranium pendant 70 ans à partir de la décision de construire une centrale.