Aller au contenu
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.
1. Types de réacteurs, principes physiques et ressources
● Les réacteurs à eau pressurisée (REP)
[Intégralité des réacteurs en France]
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 4 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.
Néanmoins, la France dispose de 2 ans et demi de combustible nucléaire, contre 3 mois de réserves de pétrole et 1 à 3 mois de réserves de gaz. Cela lui laisse du temps pour négocier des contrats avec d'autres pays fournisseurs en cas de crise majeure, comme elle l'a fait suite à son expulsion du Niger en 2023.
De plus, le coût du combustible est actuellement marginal dans le coût de l'électronucléaire (5% du coût complet) alors qu'il est très important dans une centrale à gaz (environ 80%). Une forte hausse du coût du combustible affecterait ainsi beaucoup moins une centrale nucléaire qu'une centrale à gaz.
● Les Réacteurs à Neutrons Rapides (RNR)
[Au stade de prototypes avancés]
PRINCIPE
Ils utilisent L'uranium 238 (atome comportant 92 protons et 146 neutrons), qui est fertile (c'est à dire fissile après transformation). L'U238 doit être transformé en plutonium 239 puis bombardé par un flux de neutrons rapides (13.000 km/s) pour être fissionné.
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 de l'ordre du millier d'années.
Au niveau mondial, cela permettrait de fournir le monde en énergie durant un ordre de grandeur de deux siècles.
Ces réacteurs coûtent environ 30% plus cher qu'un REP de même puissance du fait du fluide caloporteur au sodium liquide nécessitant davantage de moyens de sécurité qu'un circuit à eau. A première vue, ils ne sont donc pas rentables par rapport à un REP tant que le prix de l'uranium reste faible (5% du coût actuel de l'énergie nucléaire). Le retraitement du combustible est également plus complexe et coûteux que celui des REP.
Par contre, ils présentent l'intérêt majeur d'utiliser une matière première déjà présente sur le sol français.
Les RNR permettent une réelle indépendance énergétique. Ils permettent de ne plus être dépendants des prix de l'uranium et des conditions géopolitiques d'accès à cet uranium.
LE CAS SUPERPHÉNIX
Ce prototype de surgénérateur de 1240 MW a été mis en service en 1986. Il a connu de nombreuses périodes d'arrêt. Sa dernière année de fonctionnement fut néanmoins satisfaisante: 95% du temps hors arrêts programmés, soit un facteur de charge de 31%. Il a été arrêté en 1997 par le gouvernement Jospin.
La droite a déploré l'arrêt de ce prototype de réacteur qui faisait avancer la recherche sur la surgénération.
Ces critiques sont justifiées. Le réacteur aurait pu redémarrer.
Néanmoins, il convient de repositionner cet arrêt dans les comparaisons internationales de cet époque.
Les Etats-Unis et l'Allemagne ont construit un surgénérateur, mais n'ont pas osé le mettre en service.
Le projet de surgénérateur étasunien Clinch River (350 MW) a été arrêté en 1983.
Le projet allemand Kalkar (327 MW) a été arrêté en 1991.
Le Japon a néanmoins mis en service le réacteur Monju (246 MW) en 1994, qui a très peu fonctionné.
Cela montre que la France a été particulièrement "audacieuse" par rapport aux Etats-Unis et à l'Allemagne, mettant en service un surgénérateur 4 fois plus puissant.
Elle a également obtenu davantage de résultats que le Japon.
Par ailleurs, la filière est passée trop rapidement de Phénix à Superphénix.
La grande puissance de Superphénix avait également de quoi inquiéter la population alentours, étant donné les 5 tonnes de plutonium contenus dans le cœur du réacteur et les 5.000 tonnes de sodium liquide radioactif de fluide caloporteur. L'effondrement du toit de la salle des machines à cause de la neige, s'il était sans danger pour l'installation, a logiquement jeté un doute sur la fiabilité de cette installation.
● Les réacteurs à fusion nucléaire, dits aussi tokamaks
[Au stade premiers prototypes]
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.
Le prototype international ITER est construit en France au Centre du CEA (Commissariat à l'Energie Atomique) de Cadarache dans les Bouches du Rhône. Il est prévu qu'il entre en service en 2033.
Ces réacteurs utiliseraient donc une ressource en hydrogène sont illimitée à l'échelle humaine et de la planète.
Le même principe de fusion nucléaire est utilisé dans la "bombe H" (hydrogène), alors que la bombe A (celle des bombardements de 1945) utilise le principe de la fission.
2. 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
- de la difficulté à passer à un modèle de réacteur plus sophistiqué que les précédents: de la "deuxième génération" à la "troisième génération".
- à un modèle d’origine trop compliqué à construire car répondant àla fois aux exigences du groupe allemand Siemens et d'EDF. L’EPR2 se veut plus simple à construire.
3. 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).
Cela en fait un système presque complet.
Les opérations de maintenance sont principalement réalisées en dehors de la période hivernale, de manière à ce qu'on maximum de capacités soient disponibles lorsque la demande d'électricité est la plus élevée.
Il était complété par des centrales thermiques au gaz, au fioul et au charbon répondant principalement aux pointes de demandes hivernales liées au chauffage électrique.
Ces pointes se sont fortement atténuées étant donné le réchauffement climatique, et une meilleure isolation des bâtiments. En février 2012, un record de 102 GW a été appelé sur le réseau. En janvier 2026, lors d'une vague de froid particulièrement intense, la demande n'a été que de 91 GW maximum.
Aussi, les centrales au fioul et au charbon, qui étaient les plus polluantes ont quasiment toutes été fermées.
D'ici quelques années, il ne devrait subsister qu'un certain nombre de groupes électrogènes au fioul. Les deux centrales au charbon restantes (Saint-Avold et Cordemais) devraient être fermées.
Les centrales à gaz seront conservées.
- Il est pilotable pour répondre aux fluctuations de la demande, sans être toutefois aussi flexible que les centrales thermiques à gaz.
- Il limite le nombre d’éoliennes, et donc la pollution sonore et visuelle qu'elles engendrent.
- 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.
4. Inconvénients
● Le risque d'accident
Le risque d’accident constitue un inconvénient important.
Deux accidents majeurs se sont produits au cours de l'Histoire cf Wikipedia.
Celui de Tchernobyl en Ukraine en 1986 est dû à un manquement aux règles de sécurité, et au modèle de réacteur RBMK comportant des défauts de conception significatifs.
Celui de Fukushima au Japon 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 dans le sens des terres vers l'océan. Si le vent avait soufflé en direction des terres, les dommages par contamination auraient été beaucoup plus importants. Le coût de décontamination est de l'ordre de 200 Mds €.
Toutefois, cet inconvénient important doit être apprécié par rapport à ceux des autres moyens de production d'électricité.
Aussi, les lacs de 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.
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.
La peur exagérée de l'accident nucléaire provient de l'association, dans l'inconscient collectif, entre une centrale nucléaire et la bombe atomique aboutissant à la l'apocalypse nucléaire.
● Les déchets
Le volume de déchets à haute activité est relativement limité. Leur stockage est donc gérable.
Leur incinération dans des réacteurs à neutrons rapides permettrait d’en diviser le volume par 10.
● Le coût élevé
Le coût de construction des EPR2 est important.
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 réacteur ont été construits sur le même modèle, et que celui-ci fonctionnait correctement. Les modèles suivants ont été des évolutions du premier cf Wikipedia.
Cependant, 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 réalisé par un état solvable à un taux faible (3%), et un emprunt classique sur le marché à un taux élevé (8%), le coût du kwh produit varie du simple au double. Les estimations de coût de 2025 concernant l'EPR2 varient ainsi de 60 à 120 € le MWh.
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.
● Des réserves limitées en uranium 235, utilisé dans les EPR
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.