• Joachim Viallon

Le nucléaire au cœur des enjeux énergétiques

Updated: Mar 7




Introduction




L’énergie nucléaire est aujourd’hui omniprésente dans le débat public, français, européen et mondial. Mais pourquoi cela ? La transition énergétique met le nucléaire sur le devant de la scène au côté des énergies renouvelables, en ce qu’il émet très peu de CO2 et créé des très généreuses quantités d’énergies. Toutefois l’énergie nucléaire doit être minutieusement contrôlée au risque de terribles accidents et les déchets nucléaires sont une complication non négligeable, tant certains peuvent être radioactifs et avoir une durée de vie importante. Le nucléaire concentre ainsi des enjeux écologiques, énergétiques, mais également économiques et géopolitiques. C’est aussi un outil permettant une certaine autonomie et souveraineté énergétique, un sujet d’autant plus important que l’Europe cherche à se détacher de l’indépendance énergétique à l’égard de la Russie. Bien que la maintenance des centrales soit très complexe, la technologie s'améliore, de nouveaux horizons semblent se dessiner autour de l’EPR et de la fusion nucléaire.

Ainsi, le nucléaire a souvent été synonyme d’accidents, de guerres et génère aujourd’hui de houleux débats alimentés par les enjeux écologiques et géopolitiques, qui nous oblige à venir prendre du recul et analyser ce qu’il en est réellement de cette mystérieuse source d’énergie.



Un petit point historique : A l’origine de l’énergie nucléaire.


En 1886, Henri Becquerel a découvert la radioactivité d’un minéral, l’uranium. Après de nombreuses découvertes, menées notamment par Marie Curie, c’est en 1938 que les scientifiques Strassmann et Hann mettent en évidence le phénomène de la fission nucléaire. Il faut avoir en tête que chaque élément est composé d’atomes, et que la fission de ses atomes entraîne une grande décharge d’énergie. Ce phénomène est fortement amplifié lorsque l’atome est lourd, comme l’atome d’Uranium. En 1940, le projet Manhattan aux États-Unis a pour projet de créer une bombe à partir de cette importante quantité d’énergie, donnant lieu aux massacres de Nagasaki et Hiroshima.



Au Nouveau Mexique, après les bombardements d'Hiroshima et Nagasaki, Robert Oppenheimer et le Général Leslie Groves (au centre).• Crédits : United States Army Signal Corps



Après la seconde guerre mondiale, la bombe atomique n’a fait l’objet que d’essais expérimentaux atmosphériques puis souterrains. La bombe nucléaire a été à l’origine de la doctrine de l’équilibre de la terreur pendant la guerre froide. Les recherches effectuées durant la seconde guerre mondiale et les années suivantes ont permis de faire des découvertes essentielles à l’utilisation du nucléaire dans l’ingénierie civile. Le balbutiement de l’électricité d’origine nucléaire voit le jour dans les années 50 aux États-Unis et en URSS, ainsi que dans quelques autres pays. En 1945 est créé le Commissariat à l'énergie atomique (CEA), qui entreprend aussitôt la construction de plusieurs réacteurs d'essais. En 1956 est mis en service le premier réacteur français producteur d'électricité. Au milieu des années 1960, l'énergie nucléaire par fission permet une industrialisation rapide, notamment aux États-Unis et en Europe.


Les années 1970 marquent un tournant majeur, avec la transition d’une utilisation principalement militaire vers le civil. Le Traité sur la non-prolifération des armes nucléaires signé en 1968 permet de diviser par 4 l’arsenal nucléaire mondial, passant de 70 000 têtes nucléaires en 1970 à 14 000 en 2017. Dans le même temps, l’industrie nucléaire commence à travailler sur la production d’énergie pour une utilisation civile à grande échelle. La crise de 1973 liée à l’OPEP et la hausse brutale du prix du pétrole viennent encore renforcer la tendance. Les années 1970-1980 sont le théâtre d'une course effrénée à la recherche expérimentale et des sommes considérables sont dépensées sans que l'objectif d'obtenir un bilan énergétique positif soit atteint ; les États-Unis dépensent jusqu'à 500 millions de dollars par an dans ce cadre.

Dans le même temps, les craintes liées à l'exploitation de l'énergie nucléaire font naître, dans une partie de l'opinion publique des pays concernés, une opposition plus ou moins vive. En 2001, les 436 réacteurs nucléaires en fonctionnement dans 32 pays du monde fournissaient 17% de l'électricité mondiale. En 2010, la France produisait 78 % de son électricité par le nucléaire.




Le nucléaire au cœur des débats écologiques


Aujourd’hui, le réchauffement climatique pose le problème des émissions de CO2 comme les enjeux écologiques majeurs dans le secteur de l’énergie. Les faibles émissions de gaz à effet de serre produites par les centrales nucléaires présentent ainsi un avantage conséquent, qui se doit d’être souligné. L’énergie nucléaire coûte également moins cher à produire et réduit donc les dépenses des ménages en électricité par exemple. Le nucléaire engendre toutefois des risques importants. Même si la probabilité d’occurrence de ces risques est très faible, un accident nucléaire peut avoir des conséquences terribles pour l’homme et l’environnement, se répercutant sur des dizaines, voire des centaines d’années. Suite au tremblement de terre et tsunami, toute la zone de Fukushima est devenue inhabitable à cause des radiations dégagées par la centrale abimée. Les dégâts dans l’eau, l’air, et le sol se constatent déjà, et persisteront pendant encore quelques décennies. Cela aurait été largement pire si la centrale était venue à exploser. Les dramatiques accidents de Tchernobyl et Fukushima ont rappelé au monde les dangers du nucléaire. À cela s’ajoute l’accumulation des déchets nucléaires, polluants et aux fortes durées de vie.


De fait, la production d’énergie nucléaire par fission produit des déchets radioactifs. Une grande majorité (90%) d’entre eux sont des déchets dits “à vie courte” et sont peu radioactif. De l’autre côté, 10% des déchets nucléaires concentrent 99,9% de la radioactivité totale des déchets, ils sont très dangereux et émettent une forte radioactivité pendant plus de 30 ans puis demeurent actifs durant 300 ans, voire des milliers d’années pour les plus radioactifs. Ces déchets sont transportés puis traités à l’usine AREVA de La Hague où 95 % sont recyclés sous la forme de nouveau combustible utilisable dans les centrales ou de matières valorisables, et où 5 % sont transformés en déchets vitrifiés et entreposés à La Hague, on les appelle les déchets ultimes.




Usine de traitement de la Hague en France. Photo libre de droit CC








Un enjeu majeur pour les scientifiques est de chercher à pouvoir communiquer les protocoles de sécurité et de pouvoir informer les générations futures quant à ces déchets ultimes, car il s’agit ici de nos arrières-arrière-arrière-arrière-arrière-(...)-arrière-petit-enfants. Il est fort probable qu’en plusieurs milliers d’années, nos civilisations aient fortement changé, suite à des modifications environnementales et sociétales notamment.


Face à ce constat, il pourrait être étonnant de constater que le nucléaire produit environ 12% de l’énergie dans le monde, et qu’en France, les trois quarts de notre consommation énergétique proviennent des centrales nucléaires. En outre, il est intéressant de noter le changement d’avis de la population vis-à-vis du nucléaire. Longtemps craint, une récente enquête d’Odoxa Blackbone Consulting montre que 51% des Français ont désormais une image positive du nucléaire, comparé à 34% il y a deux ans. Dès lors, constatant l’importance de l’énergie nucléaire, il est important de se questionner sur son avenir proche et lointain.



Quelles perspectives pour le nucléaire dans l’avenir proche et lointain ?


I - L’ERP


L’énergie nucléaire connait un intérêt renouvelé, notamment en France, comme le témoigne le discours d’Emmanuel Macron le 10 février 2022, lors duquel le chef de l’État a annoncé qu’il souhaite la construction de six nouveaux EPR pour les années à venir, et de huit autres à l’horizon 2050. D’abord une précision s’impose, qu’est-ce que l’ERP ?


Il existe des générations de réacteurs nucléaires, qui se distinguent par les technologies qu'elles exploitent, qui peuvent être classées en quatre catégories. La chronologie des différentes générations correspond à la date de maturité des technologies associées, et se découpent ainsi :

● la première génération concerne les réacteurs construits avant 1970 : en France, filière uranium naturel, graphite gaz ;

● La deuxième désigne les réacteurs construits entre 1970 et 1998 et actuellement en service : filières à réacteur à eau pressurisée (REP) et à eau bouillante (REB) ;

● La troisième est celle des réacteurs dérivés des précédents et conçus pour les remplacer à partir de 2013/2020, par exemple : Réacteur Pressurisé Européen (EPR)

● La quatrième désigne les autres réacteurs en cours de conception appartenant à six filières définies par le Forum international Génération IV, et qui pourraient entrer en service à l'horizon 2030.

L’EPR présente de nombreux avantages : il augmente la sûreté de fonctionnement et la rentabilité des centrales nucléaires. Trois EPR sont actuellement opérationnels, 2 en Chine depuis 2018 et 2019, et un en Finlande depuis décembre 2021. Trois autres EPR sont également en construction, un en France à Flamanville et deux au Royaume-Uni. Prévues initialement pour durer quatre ans et demi, les constructions des réacteurs finlandais et français ont commencé respectivement en 2005 et 2007 et leur mise en service a été repoussée à plusieurs reprises, jusqu'en 2021 et 2022, parallèlement, leurs coûts ont dérivé, passant de 3,5 à 19 milliards d'euros pour Flamanville. La mise en place de centrales avec des réacteurs de troisième génération met en exergue la féroce compétition énergétique qui oppose les ingénieurs et entreprises des États globalisés. La Chine se démarque une nouvelle fois par sa capacité d’action, qui se déploie rapidement et à grande envergure. Toutefois, cela a un coût : l’augmentation des risques. En effet, le retard pris en France à Flamanville est notamment dû à un contrôle minutieux du respect des normes de sécurité imposées par l’État.


II - La fusion nucléaire


Un nouvel horizon se profile également pour le nucléaire civil : celui de la fusion. La différence de puissance entre la bombe atomique et la bombe et la bombe à hydrogène est extrêmement élevée. La bombe atomique agit par fission, c'est-à-dire qu’elle vient casser un atome lourd d’uranium par exemple, tandis que la fusion nucléaire, elle, est le processus de fusion de noyau atomique formant un noyau plus lourd que la somme des deux précédents.


Cette fusion dégage une quantité colossale d’énergie. Dès lors, son contrôle est enjeu crucial, sur le plan énergétique et militaire. La fusion nucléaire est utilisée notamment dans les bombes H, et elle pourrait être utilisée pour la production d'électricité, pour laquelle elle présente deux intérêts majeurs :

1. La disponibilité de son « combustible » qui comprend deux éléments : le deutérium, présent à l'état naturel en quantités importantes dans les océans, et le tritium, produit à partir du lithium, et dont les réserves mondiales suffiraient théoriquement à garantir plus d'un million d'années de fonctionnement ;

2. Le caractère « propre » de la fusion : les produits de la fusion eux-mêmes ne sont pas radioactifs et les déchets potentiels sont très peu nombreux et dangereux.

En dépit de travaux de recherche réalisés dans le monde entier depuis les années 1950, aucune application industrielle de la fusion à la production d’énergie n’a encore abouti. Les ingénieurs se heurtent à la difficulté de créer et de maintenir une température de plusieurs millions de degrés dans un espace confiné. Afin de répondre à ces enjeux, le programme ITER a été créé ou, appelé en français, Réacteur thermonucléaire expérimental international.



Le tokamak (réacteur) ITER : représentation artistique du plasma dans une coupe de la machine. L’échelle est donnée par le personnage orange au premier plan. ITER

Photo libre de droit.




Il s’agit d’un projet international de réacteur nucléaire de recherche civil à fusion nucléaire, situé à Saint-Paul-lez-Durance, dans les Bouches-du-Rhône en France. Le projet de recherche s'inscrit dans une démarche à long terme visant à l'industrialisation de la fusion nucléaire. Il associe trente-cinq pays : ceux de l'Union européenne ainsi que l'Inde, le Japon, la Chine, la Russie, la Corée du Sud, les États-Unis, ainsi que la Suisse et le Royaume-Uni. ITER est le plus grand projet scientifique mondial actuel. Si le programme abouti, une source d’énergie propre et quasi illimitée serait à disposition. Par sa complexité, son ambition et son budget hors norme, ce projet de haute technologie a été comparé au programme Apollo. Il est sujet à de nombreuses controverses, notamment concernant le montant des subventions.



Conclusion


Alors que la transition énergétique s’impose aujourd’hui comme une nécessité, le nucléaire se retrouve à nouveau sous le feu des projecteurs, volant la vedette aux énergies renouvelables, dont les défauts sont régulièrement épinglés. Énergie décarbonée, peu chère, source d’indépendance et de souveraineté pour les pays la contrôlant, l’énergie nucléaire peut apparaître tel un deus ex machina. Toutefois, les risques d’accidents ne peuvent être réduit à zéro et doivent être sérieusement pris en compte, à l’instar de l’enjeu de traitement, du stockage et de la destruction des déchets nucléaires. Face à ce constat, le nucléaire nourrit toujours autant le débat et les fantasmes des acteurs privés, publics et des politiques. Il est intéressant de noter que la construction de centrales de troisième génération laisse encore au nucléaire une place de choix parmi les solutions énergétiques dans les décennies à venir. Qui plus est, à très long terme, le programme ITER réunit des pays autour d’un projet énergétique colossal et ambitieux, laissant un espoir quant à la possibilité d’une collaboration internationale efficace, tendant à reconnaître l’énergie comme un bien commun, et non uniquement comme un bien privé ou public.




Auteur :

Joachim Viallon



Sources


https://www.lemonde.fr/les-decodeurs/article/2022/01/24/l-independance-energetique-de-la-france-grace-au-nucleaire-un-tour-de-passe-passe-statistique-et-100-d-importation_6110781_4355770.html

https://www.youtube.com/watch?v=5IEfQ-sWQt0&t=24s

https://fr.wikipedia.org/wiki/Fusion_nucl%C3%A9aire

https://www.edf.fr/groupe-edf/espaces-dedies/l-energie-de-a-a-z/tout-sur-l-energie/produire-de-l-electricite/les-dechets-radioactifs#:~:text=Les%20d%C3%A9chets%20dits%20%C2%AB%20%C3%A0%20vie%20longue%20%C2%BB&text=repr%C3%A9sentent%2010%20%25%20du%20stock%20total,ann%C3%A9es%20pour%20les%20plus%20radioactifs.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Arme_nucl%C3%A9aire

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_nucl%C3%A9aire

https://www.franceculture.fr/emissions/la-methode-scientifique/la-methode-scientifique-du-jeudi-21-fevrier-2019

https://www.futura-sciences.com/sciences/dossiers/physique-energie-nucleaire-a-z-126/page/2/

https://www.francetvinfo.fr/societe/nucleaire/direct-nucleaire-suivez-le-discours-d-emmanuel-macron-a-belfort-sur-la-relance-de-la-filiere_4953483.html

https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9acteur_pressuris%C3%A9_europ%C3%A9en





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