Comment fonctionne une centrale nucléaire en France ?

L'énergie nucléaire est à la fois amie et ennemie de la civilisation humaine. Cette énergie fait l'objet de nombreuses études de recherche et d'innovation. Loin d’avoir égalé la puissance de l’énergie solaire, la puissance nucléaire fait pourtant partie du mix énergétique et donc de la transition énergétique de certains pays. Découvrons dans cet article comment l'énergie nucléaire est utilisée en France et dans le monde.

Comment expliquer le nucléaire ?

Une pile à combustible nucléaire est constituée d'uranium 235. Le cœur du réacteur nucléaire est assemblé de piles à combustible nucléaire. Dans les piles à combustible, les atomes d'uranium se divisent, entraînant des réactions en chaîne et une génération de chaleur intense. Cette chaleur transforme l'eau en vapeur, qui fait tourner une turbine reliée à un alternateur pour produire de l'électricité.

Qu'est-ce que la fusion nucléaire ?

La fusion nucléaire est un phénomène naturel de production d’énergie inspiré de l’énergie produite par le cœur du système solaire. Depuis plus de 50 ans, les scientifiques cherchent à reproduire cette énergie solaire pour adapter le processus à des centrales nucléaires. Toutefois, cette technique s’avère bien plus complexe que celle répandue aujourd'hui pour exploiter l’énergie nucléaire c'est-à-dire d’exploiter la réaction de fission en chaîne.

Quelle différence entre fusion et fission nucléaire ? La fission nucléaire est un noyau atomique lourd (l'uranium) fragmenté en deux noyaux plus légers (krypton et baryum) La fusion nucléaire, ce sont deux noyaux plus légers qui s’associent (hydrogène et hélium 3) pour former un noyau plus lourd (hélium 4).

Par conséquent, le phénomène de fusion nucléaire est différent de celui de la fission. Dans la fission nucléaire, un atome lourd se divise en deux atomes plus légers avec une énergie beaucoup plus faible libérée. La "fusion nucléaire", également appelée "fusion thermonucléaire", est la réunion de deux noyaux légers en un noyau plus lourd et stable qui libérant d’importante quantité d’énergie.

Aujourd'hui en France, la technique de fission nucléaire est utilisée dans les centrales nucléaires. La majeure partie de la radioactivité dans le combustible est due à la fission des produits.

Quelle fin de vie pour les déchets nucléaires ?

Toutes activités génèrent des déchets. Toutefois, certains déchets peuvent s’avérer plus nocifs que d’autres. C’est le cas de déchets radioactifs. Toutefois, l’ADEME rappelle l’ordre de grandeur de la production de déchets par habitant et par an comme l'indique Jean-Marc Jancovici sur un article dédié au nucléaire :

En revanche, le déchet radioactif nucléaire en France du fait de sa forte radioactivité représente des complications en matière de retraitement. Plusieurs déchets sont provoqués par la production de cette énergie, chacun détenant un traitement spécifique :

• Pour les déchets de faible à moyenne activité (FMA-VC) : ils sont conditionnés dans des ouvrages en béton armé puis stockés en installation de stockage (sous terre) en France. Des analyses sont régulièrement faites sur une période de 300 ans (c’est-à-dire, jusqu’à que la radioactivité soit comparable à une activité dite de radioactivité naturelle) ;
• Pour les déchets de haute activité (fortement radioactif) donc les piles à combustibles du réacteur nucléaire, elles sont d’abord démantelées pour récupérer la partie réutilisable soit l’uranium et le plutonium. Une fois les parties recyclées, elles sont conditionnées en colis de verre ou béton puis stockée dans des piscines de désactivation pour quelques années avant d’être stockés sous-terre (centaines de mètres sous-terre) pour une longue période.

Qu'est-ce qu'une piscine de désactivation nucléaire ? Les piscines de désactivation servent à refroidir les combustibles usés après leur sortie d’un réacteur nucléaire (elles atteignent jusqu’à 2 800 degrés Celsius). Comme elles émettent des radiations nocives pour les 10 000 prochaines années, l’eau permet non seulement de refroidir et d’affecter le rayonnement nocif des radiations. En fait, c'est l’hydrogène qui absorbe et dévie le rayonnement radioactif.

La plupart des déchets nucléaires ne sont donc pas conçus de manière circulaire du fait de leur dangerosité.

Avantages et inconvénients de l’énergie nucléaire ?

L'utilisation de l'énergie nucléaire dans une situation géopolitique tendue comme celle d'aujourd'hui présente certains avantages, mais ce n'est pour autant une solution pérenne. Découvrons les avantages et inconvénients que présente cette production d’énergie :

Le nucléaire possède à la fois des atouts et des inconvénients. Ces intérêts sont discutables. Toutefois, comme précisé par Jean-Marc Jancovici

Ne vaut-il pas mieux remplacer d’abord le pétrole, le gaz et le charbon, dont les dangers sont autrement plus importants… ?

En effet, ces formes de production participent grandement au réchauffement climatique. La production de charbon et de pétrole étant les modes de production émettant le plus d'émissions de gaz à effet de serre dans le monde.

 

Combien y a-t-il de centrales nucléaires en France ?

La France, dispose de 56 réacteurs nucléaires répartis sur le territoire. Ces réacteurs sont soient en fonctionnement soit indisponible. Dans ce dernier cas, deux types d’arrêt sont prévus :

1. La maintenance programmée : c’est l’arrêt le plus commun. Le réacteur est alors stoppé tous les 12 à 18 mois pour que de nouvelles piles à combustibles soient intégrées au cœur du réacteur.
2. La maintenance forcée : cet arrêt anticipe une influence interne ou externe sur l’unité de production (conditions de météo, panne...).

En France, le secteur du nucléaire devrait être en pleine expansion ces prochaines années, avec le développement des nouveaux réacteurs ERP. Il s'agit de la nouvelle et troisième génération de centrales nucléaires. European Pressure Reactor ou European Pressure Reactor (d'où EPR). En effet, les réacteurs qui alimentent aujourd'hui la France sont vieux de plusieurs décennies (trentaine d’années en moyenne). On estime que 15 réacteurs ont plus de 35 ans.

L'EPR est incontournable lorsqu'on parle de l'avenir du nucléaire. L'EPR est une technologie révolutionnaire qui repose sur la conception des réacteurs existants. L'objectif principal est une sécurité accrue, et jusqu'à présent, il semble également générer plus de puissance.

Ce grand programme vise ainsi à prolonger la durée de vie des centrales nucléaires existantes et en améliorer la puissance. Une fois le programme de rénovation terminé, les centrales nucléaires seront opérationnelles pendant environ 60 ans. L’opposition au nucléaire critique cette mesure, estimant qu'au-delà du coût faramineux des grands carénages, l'installation n'améliorerait pas vraiment la sécurité. Ils proposent de ce fait une solution alternative de sortie du nucléaire.

En France, la construction d'un réacteur EPR est en cours à Flamanville dans la Manche. Avec 56 réacteurs nucléaires, c'est le pays qui possède les plus importantes réserves d'énergie nucléaire au monde.

L’Autorité de sûreté nucléaire (ASN) en France

L’ASN est l’acronyme de “Autorité de la Sureté Nucléaire”. Cet organisme assure la surveillance du parc nucléaire en France et aussi de la radioactivité pour la protection de l’Homme et l’environnement. Ces missions s’articulent autour de 7 missions principales qui sont :

• La réglementation (participe à la réglementation liée au nucléaire en France) ;
• Autorise les nouvelles demandes d’installations nucléaires en France ;
• Contrôle le respect des règles liées à l’activité nucléaire (dispose d’un pouvoir coercitif) et garantit la protection de l’Homme et l’environnement face aux sources ionisantes ;
• Informe le gouvernement en France quant aux informations collectées pour l’activité nucléaire ;
• Communique et recommande les autorités compétentes en cas de situation d’urgence ;
• Contrôle le parc existant ou en arrêt, mais également les autres substances radioactives produites à des fins médicales, industrielles, de recherche…

Quels risques avec le nucléaire (bombe nucléaire, tsunami…) ?

L'échelle INES permet de classer, en fonction de leur gravité, les risques nucléaires impliquant des sources de rayonnements ionisants. Cette échelle est reconnue dans le monde entier depuis 25 ans. Voici les différentes échelles de gravité :

1. 0 : écart
2. 1 : anomalie
3. 2 : incident
4. 3 : accident grave
5. 4 : accident
6. 4 : accident
7. 6 : accident grave
8. 7 : accident majeur

La production d'énergie nucléaire peut poser des problèmes, mais tout n'aurait pas été si grave si la technologie dans ce domaine n'avait pas autant progressé ces dernières années. Toutefois, voici un retour sur les catastrophes qui ont marqué l'histoire du nucléaire.

Tout comme le processus de l’énergie nucléaire, les bombes nucléaires se distinguent en deux catégories :

1. Les bombes à fission appelées “bombe A” ;
2. Les bombes à fusion appelées “bombe H”.

Le traumatisme de l’attaque nucléaire de Hiroshima puis Nagasaki Le seul pays à avoir utilisé la bombe atomique sont les États-Unis contre le Japon lors de la seconde guerre mondiale. Une première bombe est lancée sur la ville de Hiroshima, faisant 75 000 morts sur le coup, pour la plupart des civils. Trois jours plus tard, une bombe est de nouveau lancée sur Nagasaki faisant 45 000 morts.

Dans des climats géopolitiques de tension, l’arme nucléaire est ainsi un argument dissuasif. À ce jour, la Russie détient la plus grande puissance nucléaire au monde. Ensuite arrive les États-Unis et la Chine. Tous ces pays détiennent des ogives nucléaires, c'est-à-dire des projectiles contenants l’arme nucléaire.

Actualités : guerre en Ukraine, quels risques avec le nucléaire ?

L'Ukraine est un pays qui tire 50% de sa production d'énergie des centrales nucléaires. À la suite de l'invasion russe de l'Ukraine, les centrales nucléaires ont été prises à charge par les forces russes, et suite à la désactivation des réseaux de téléphonie mobile et de l'accès à Internet les communications ont gravement entravé les informations liées à la sûreté nucléaire.

De plus, des explosions ont eu lieu à proximité d’une centrale nucléaire dans le sud, sans pour autant compromettre la sûreté nucléaire mais faisant peser un risque futur. Le 16 novembre 2022, les centrales de Khmelnytskyy et de Rivne perdent leur alimentation électrique et sont approvisionnées par des systèmes de secours, mais de manière temporaire. Dernièrement, en octobre 2022, la Russie s’est approprié par décret la centrale nucléaire de Zaporijia.

Quels risques les centrales nucléaires posent-elles en temps de guerre ? Selon la revue de l’institut polytechnique, les centrales nucléaires dans le monde ont été construites en temps de paix, et n’ont donc pas été conçues pour résister à tout type de bombardement. En période de conflit, les dispositifs de surveillance des radiations de ces installations peuvent être déconnectés par l’attaquant, rendant difficile la surveillance en temps réel du niveau de radiation dans l’environnement.

Un éventuel danger nucléaire en Ukraine inquiète le Conseil de sécurité de l'ONU, qui s'est réuni en urgence en mars 2022 et exige que l’Ukraine puisse reprendre le contrôle de ses centrales nucléaires.