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L'énergie nucléaire en 14 questions

Vous vous posez des questions sur l’énergie nucléaire ? Son fonctionnement, son usage en France, son impact environnemental, ses enjeux en termes de sécurité ? On répond à toutes vos questions !  

Publié le 21 mars 2022
q1

C’est quoi, l’énergie nucléaire ?

L'énergie nucléaire est une énergie issue des noyaux des atomes. Elle se libère de deux façons : ou le noyau fusionne avec un autre noyau (on parle de fusion nucléaire) ou il se casse en deux (on parle de fission nucléaire). La réaction de fission nucléaire est maîtrisée industriellement pour la production d’électricité depuis les années 1950. Aujourd’hui, c’est la réaction de fission des atomes de l'uranium et la réaction en chaîne qui en découle, qui sont utilisées au sein des réacteurs nucléaires français. 


q2

Comment fonctionne une centrale nucléaire ?

Le principe général de fonctionnement d’une centrale nucléaire est le même que celui d’une centrale thermique classique : il s’agit de produire de la vapeur d’eau pour faire tourner une turbine couplée à un alternateur qui fabrique de l’électricité. La différence réside dans la nature du combustible et la manière de produire cette vapeur d’eau. Dans une centrale nucléaire, le combustible est principalement constitué de noyaux radioactifs d’uranium fissiles, qui, en se cassant sous l’action de neutrons, vont dégager une grande quantité d’énergie, sous forme de chaleur, évacuée du réacteur par un premier circuit d’eau sous pression, dont la température s’élève ; la chaleur est ensuite transférée à un circuit secondaire où l’eau se transforme en vapeur, qui actionne des turbines et permet de produire de l’électricité. La partie de la centrale nucléaire permettant de produire et de contrôler une réaction de fission nucléaire en chaîne est appelée réacteur nucléaire

Fonctionnement centrale nucleaire redim.jpg

Fonctionnement d'un réacteur nucléaire © CEA/Corinne Beurtey


q3

Quelle quantité d’énergie produit un réacteur ?

Un réacteur nucléaire se caractérise par sa puissance électrique (on ajoute un "e" à l'unité de puissance Watt : We). En France, plus de la moitié des réacteurs nucléaires en fonctionnement délivrent une puissance électrique individuelle de 900 MWe. Les autres délivrent une puissance de 1 300 MWe et 1 450 MWe. 

Chaque mois, un réacteur de 900 MWe produit en moyenne la consommation électrique de 500 000 foyers.


q4

Combien de réacteurs nucléaires sont exploités en France ?

Le parc des réacteurs nucléaires de production d’électricité actuellement en exploitation en France comprend un total de 56 réacteurs à eau sous pression (REP), dits « de génération II », et 1 réacteur EPR (Evolutionary Power Reactor, initialement European Pressurized water Reactor) en cours de construction à Flamanville (Manche), dit « de génération III ». Les 56 réacteurs REP du parc français utilisent tous la même technologie et sont techniquement proches. Ils sont implantés sur 18 sites, chaque centrale comportant de 2 à 6 réacteurs :

  • 32 réacteurs de 900 MWe ;
  • 20 réacteurs de 1 300 MWe ;
  • 4 réacteurs de 1 450 MWe.

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Carte des unités électronucléaires en France © CEA/Agence Gimmik



q5

Quelle est la part de l’énergie nucléaire en France ?

La France utilise l’énergie nucléaire pour 72 % de sa production électrique (dans le Monde, c’est le pays qui a le plus de nucléaire dans son mix électrique). Elle a la 2e capacité installée la plus élevée avec 61,37 GWe*. Les Etats-Unis sont premiers avec 95,52 GWe (93 réacteurs en service)*,  la Chine arrive 3e avec 50,86 GWe* de capacité installée.

*Données AIEA



q6

C'est quoi, le combustible d'une centrale
nucléaire ? 

Le combustible utilisé dans les réacteurs nucléaires est composé d’oxyde d'uranium. L'uranium est un élément naturellement présent dans certaines roches qui nécessite plusieurs étapes de préparation. 

Il faut d’abord extraire l’uranium des minerais. Il doit ensuite être dissous puis traité chimiquement pour obtenir une poudre jaune : le yellow cake. Seule une petite partie (0,7 %) de l’uranium naturel peut produire une réaction de fission, c’est l’isotope 235 ou uranium 235 (l’isotope le plus fréquent est l’uranium 238). Pour qu'une réaction de fission en chaîne soit possible, la concentration en uranium 235 doit représenter entre 3 et 5 % du combustible. Le combustible doit donc être enrichi.  

L’uranium enrichi est ensuite transformé en poudre, comprimée en pastilles de 7 grammes, puis empilées dans des tubes métalliques appelés, « crayons de combustible ». D’une hauteur de 4 mètres, ces crayons sont ensuite réunis en faisceaux pour composer des « assemblages de combustible » qui constituent le cœur des réacteurs nucléaires. 

Tous les 4 ans, le combustible dit « usé », est retiré du réacteur pour être en partie recyclé.

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Le cycle du combustible nucléaire © CEA/Com Ci Com Ca





q7

Le nucléaire est-il BAS-carbone ?

L’énergie nucléaire est une énergie bas-carbone parce que non émettrice de gaz à effet de serre, qui contribuent au réchauffement climatique. C’est donc une énergie qui peut contribuer significativement à décarboner le mix énergétique, dans de nombreux pays, en complément d’autres énergies bas-carbone (énergie hydraulique, énergies renouvelables : éolien, solaire…).

Comme pour toutes les sources d’énergie, il faut, pour mesurer son impact environnemental, prendre en compte tout le cycle de vie d’une centrale, et l’impact carbone de la fabrication de ses composants (béton du génie civil, acier de la cuve, combustible nucléaire…) : c’est pour cela que l’on parle d’énergie bas-carbone et pas d’énergie 100 % décarbonée. . Actuellement, aucune source d’énergie est 100 % décarbonée. 



q8

Comment assure-t-on la sécurité et la sûreté des centrales nucléaires en France ?

Les centrales nucléaires sont surveillées, contrôlées et évaluées tout au long de leur durée de vie. Tout est fait pour que sécurité et sûreté soient assurées et que les risques soient maîtrisés dès la conception des centrales.  

Concrètement, un ensemble de « lignes de défense » successives et indépendantes (structure externe en béton armé, enceinte de confinement, gaine des crayons combustibles, mécanismes de contrôle de la réaction de fission, refroidissement d’urgence…) permet de prévenir les dangers potentiels afin de garantir une « défense en profondeur » des installations nucléaires et éviter ainsi tout emballement de la réaction de fission. La résistance des centrales nucléaires aux événements naturels extrêmes (séismes, inondations, neige, tempêtes…) est également prise en considération dès leur conception et est régulièrement réévaluée. 

A la conception, mais aussi tout au long de la vie d'une installation, la bonne appréciation de l'efficacité des lignes de défense doit être démontrée dans les rapports de sûreté et leurs réévaluations périodiques. 

En France, c’est l’Autorité de Sûreté Nucléaire (ASN) qui évalue et contrôle les mesures définies par les exploitants, et leur mise en application.  La loi TSN (Transparence et Sécurité Nucléaire) impose un réexamen de sûreté des installations nucléaires tous les dix ans. Par ailleurs, des travaux de R&D sont constamment mis en œuvre pour améliorer la sûreté et l’efficacité des réacteurs. 


q9

Quelle est la durée de vie d’une centrale nucléaire ? Jusqu’à quand peut-on prolonger nos centrales ?

En France, les centrales nucléaires sont conçues pour être exploitées pendant au moins 40 ans. Les 56 réacteurs, actuellement en activité en France, ont été mis en service entre 1977 et 1999. 

Pendant leur période d’exploitation, elles sont régulièrement inspectées par l’exploitant EDF et par l’ASN pour s’assurer de leur bon fonctionnement et de leur sûreté. La maintenance est organisée de la façon suivante : 

  • Tous les jours, les différents équipements de la centrale sont surveillés pour effectuer des ajustements ou des réparations nécessaires. 
  • Tous les 18 mois environ, chaque réacteur est arrêté pendant 5 à 6 semaines pour recharger une partie du cœur en combustible. 
  • Tous les 10 ans, une inspection complète et détaillée du réacteur (dit réexamen périodique) est effectuée, en particulier de ses principaux composants comme la cuve, le circuit primaire, les générateurs de vapeur et l’enceinte de confinement. À l'issue de cette inspection, l'ASN donne ou non l'autorisation de poursuivre l'exploitation du réacteur. 

Depuis février 2021, l’ASN ouvre la perspective d’une poursuite de fonctionnement des 32 réacteurs de puissance 900 MWe de dix ans, au-delà de leur quatrième réexamen périodique.


q10

Pourquoi et comment démanteler une centrale nucléaire ?

Quand une centrale ou une installation nucléaire arrive en fin de vie, qu’elle n’est économiquement plus rentable ou par décision politique ou de l’autorité de sûreté, la décision est prise de procéder à son démantèlement.

Le démantèlement d’une centrale ou d’une installation nucléaire vise plusieurs objectifs : 

  • Évacuer les substances radioactives et les déchets encore présents dans l'installation à la fin de la phase de fonctionnement ; 
  • Décontaminer, puis démonter les équipements ; 
  • Assainir les locaux et les sols puis, si nécessaire, déconstruire les bâtiments de l'installation.

Le démantèlement peut durer plusieurs décennies. Il doit être anticipé afin d’en maîtriser tous les aspects en matière de sûreté, de radioprotection des travailleurs et de protection de l’environnement. À chaque étape de démantèlement, un examen de sûreté est réalisé afin d’assurer la maîtrise des risques des opérations. 

Une fois ces étapes achevées, l’installation peut alors être « déclassée » et être utilisée pour d’autres usages industriels. 

En 2020, 51 installations nucléaires civiles de tout type (réacteurs de production d’électricité ou de recherche, laboratoires, usine de retraitement de combustible, installations de traitement de déchets, etc.) sont actuellement à l'arrêt (36 du CEA, 9 d'EDF et 6 d'Orano). Le premier réacteur à eau sous pression a été mis à l'arrêt, à Fessenheim, en février 2020. 


q11

Qu’est-ce qu’on fait des déchets nucléaires ? Comment sont-ils traités ?

Les déchets radioactifs sont des matières ou éléments (gravats, outils, gants, combustibles usés non valorisables, pièces usagées, parties d’installation nucléaire en démantèlement...) qui contiennent de la radioactivité et pour lesquelles aucune utilisation ultérieure n’est envisagée. En France, les déchets radioactifs sont classés selon deux critères : leur durée de vie et leur niveau de radioactivité. 

La filière nucléaire française trie, retraite, recycle, stocke et surveille ses déchets.  

Jusqu’à 96 % du combustible usé issu d’un réacteur nucléaire peut être recyclé. En France, le recyclage du combustible usé permet d’économiser les ressources en uranium naturel et de diviser le volume des déchets par 5 et leur radioactivité par 10. La France est le pays ayant le plus développé et utilisé cette technologie, déployée dans l’usine Orano de la Hague. 

Dès leur production, les déchets radioactifs sont contrôlés. Ils sont conditionnés pour prévenir tout transfert de radioactivité dans l’environnement et ils sont stockés ou entreposés sous haute surveillance. C’est l’Agence Nationale pour la gestion des Déchets Radioactifs (Andra) qui est en charge du recensement de l’ensemble des déchets présents sur le territoire français. Cet inventaire est disponible sur le site andra.fr.



q12

Qu’est-ce qu’un EPR ? Quelles différences avec les réacteurs actuels ?

EPR = Evolutionary Power Reactor (initialement European Pressurized Reactor

L’EPR est un réacteur nucléaire de 3e génération, de conception française, reposant sur la technologie des réacteurs à eau sous pression. La principale évolution des EPR par rapport aux réacteurs actuels concerne la sûreté, encore renforcée. Ils intègrent en particulier, sous le réacteur, un "récupérateur de corium". Cette structure accueillerait le corium, un amas de combustible et de métaux fondus qui se formerait si un accident grave arrivait. Les EPR sont également plus puissants que les réacteurs actuels, avec une capacité de production électrique de 1 650 MWe. Enfin, ils ont un meilleur rendement et l'uranium y est mieux "brûlé": ils devraient donc être plus économiques à l'usage et générer moins de déchets nucléaires pour produire la même quantité d'électricité. 

Des réacteurs EPR sont déjà opérationnels en Chine (2) et en Finlande (1) et en construction en France (1), et au Royaume-Uni (2). 14 sont en projet en Inde, au Royaume-Uni et en France.



q13

Quel futur pour l’énergie nucléaire en France ?

Pour optimiser l’efficience de l’énergie nucléaire, pour décarboner plus encore le secteur énergétique, et pour assurer une indépendance énergétique française sur le long terme, de nouveaux réacteurs sont à l’étude, notamment les SMR. À plus long terme, la piste de la fusion thermonucléaire est envisagée.

Qu’est-ce qu’un SMR ?

Les SMR (Small Modular Reactor) sont des réacteurs plus petits, de faible puissance (entre 50 et 500 MWe) qui ont la particularité d’être modulaires : les différentes parties sont conçues pour être fabriquées en série en usine avant d’être assemblées sur site.

Par leur faible puissance, les SMR peuvent s’insérer dans des réseaux électriques à l'échelle locale et sont particulièrement adaptés aux sites isolés

Ces petits réacteurs permettraient de décarboner rapidement une part significative de la production électrique. Ils pourraient aussi à plus long terme produire de la chaleur, et/ou de l’hydrogène en les couplant avec des électrolyseurs haute température ou encore de l’eau douce par dessalement de l’eau de mer. Les projets de SMR conçus et développés en France reposent sur la technologie des réacteurs à eau sous pression.


Les réacteurs nucléaires de 4e génération

La 4e génération correspond aux réacteurs, actuellement en conception, qui pourraient voir un déploiement industriel dans la seconde moitié du XXIe siècle. Ils reposent sur des concepts de neutrons dits « rapides » et fonctionnent à plus haute température, des conditions qui leur permettraient une optimisation de l’utilisation du combustible nucléaire. Les recherches sur ces systèmes du futur sont menées dans le cadre du Forum international Génération IV qui a établi les quatre critères auxquels ils devront répondre : la durabilité, la sûreté, la compétitivité économique et la résistance à la prolifération nucléaire. Le CEA, mandaté par l’Etat, mène une veille active sur l’ensemble des concepts de 4e génération. 

La fusion nucléaire et ITER

Outre la R&D menée sur les réacteurs nucléaires de fission, la France et en particulier le CEA mènent des programmes de recherche sur la fusion nucléaire en vue de produire de l’électricité. Ces travaux accompagnent le projet international Iter qui vise à construire le plus grand tokamak jamais conçu, dans le département des Bouches-du-Rhône. Il s’agit de démontrer que la fusion thermonucléaire — l'énergie du Soleil et des étoiles — peut être utilisée comme source d'énergie à grande échelle, non émettrice de CO2, pour produire de l'électricité. Les premiers tests sont prévus pour 2025.



q14

Pourquoi la France a-t-elle autant investi dans le nucléaire ?

La France a lancé un programme de développement de l’énergie nucléaire dès 1945, avec la création du Commissariat à l’Energie Atomique par le Général de Gaulle. Son objectif était de pouvoir répondre à la demande croissante d’électricité, en toute indépendance et à faible coût. Les centrales nucléaires de première génération ont été mises en service dès 1956. 

Après le choc pétrolier de 1973, le gouvernement lance la construction d’une 2e génération de réacteurs à eau sous pression (REP).  Au cours de ces années, les progrès technologiques ont permis des améliorations comme une production électrique plus importante et une sûreté accrue, tout en baissant le coût de l’électricité produite. 

Depuis sa création, le CEA mène des recherches pour répondre aux enjeux de la filière nucléaire française. Il contribue ainsi à améliorer la compétitivité, la sûreté et la durée d’exploitation du parc nucléaire français, en soutien à EDF et Framatome. Il participe également à l’optimisation des installations du cycle du combustible en collaboration avec Orano et l’Andra.