Énergie nucléaire

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L'énergie nucléaire désigne l'énergie libérée par la fission ou la fusion au niveau des noyaux des atomes.

Histoire et concepts

Découverte dans les années 1930, la fission nucléaire est utilisée à des fins civiles et militaires. Elle consiste à scinder un noyau atomique lourd (uranium par exemple) en noyaux plus petits. 1% de la masse est perdue au passage et convertie en énergie. C'est le principe utilisé par les centrales nucléaires actuels et par les premières bombes atomiques.

La fusion nucléaire consiste à fusionner deux petits noyaux en un plus gros (typiquement : hydrogène et deutérium, de l'hydrogène lourd, fusionnent en un noyau d'hélium). 10% de la masse est perdue au passage et convertie en énergie. C'est le principe utilisé actuellement par les bombes à hydrogène. D'éventuels usages civils sont très prometteurs (hydrogène et deutérium se trouvent aisément et l'hélium produit ne serait pas radioactif) mais les recherches menées depuis 30 ans n'ont toujours pas abouties même si des progrès ont été réalisés.

Place de l'énergie nucléaire

Aujourd'hui, l'énergie nucléaire représente 80% de la production électrique française et 6.5% de la production électrique mondiale. Cette énergie constitue une alternative aux énergies fossiles, ce à quoi les énergies renouvelables ne peuvent que partiellement prétendre de par leurs limites. Par exemple, l'énergie éolienne et photovoltaïque ne peuvent produire en l'absence de vent ou de soleil. Et puisqu'il est beaucoup trop coûteux et problématique de stocker l'électricité en masse, même en développant les énergies renouvelables à leur maximum la France aurait toujours besoin de centrales conventionnelles, fossiles ou nucléaire, capables de produire sur demande.

Cela dit, la puissance d'une centrale nucléaire ne peut pas être rapidement ajustée, il faut une heure pour arriver à plein puissance en partant d'une centrale nucléaire au repos. Au mieux, elle ne peut donc fournir que le gros de la production. Les variations rapides de la consommation (ou de la production des renouvelables : baisse du vent, de la luminosité) doivent toujours être compensées par les centrales fossiles. Dès lors, l'essor des énergies renouvelables fait que le secteur nucléaire devra se contracter pour laisser une part plus grande aux centrales fossiles.

Quelles alternatives au nucléaire pour la France ?

Centrales nucléaires entre Beijing et Tianjin (Chine)

L'alternative la plus simple serait de faire ce qu'on l'on fait dans la plupart des pays développés (hormis ceux ayant un potentiel hydroélectrique exceptionnel, comme le Brésil) : utiliser principalement les énergies fossiles, notamment le charbon, pour un coût de l'électricité globalement similaire et des émissions fortement accrues (environ 50% avec du gaz naturel, 100% avec du charbon). Mais serait-il possible de miser avant tout sur les énergies renouvelables ?

L'association Sortir du nucléaire a proposé un plan de sortie en 5 à 10 ans qui utiliserait au maximum les économies d'énergie et se résoudrait à utiliser les énergies fossiles lorsqu'aucun autre choix ne serait possible. Voilà ce qu'il en ressort :

• Les émissions de CO₂ seraient augmentées de 20%, du fait du remplacement des dispositifs électriques de confort thermique (climatisation, chauffage) par l'usage du gaz naturel (même si le bois est privilégié), ce qui contredit les objectifs de réduction des émissions.
• Les centrales fossiles en elles-mêmes émettraient beaucoup plus de CO₂ mais leurs émissions seraient enterrées dans le sol via des procédés controversés de stockage géologique du CO2.
• Le plan inclut un déploiement très rapide d'importantes mesures d'économie d'énergie qui, de toute façon, devront être mises en œuvre pour satisfaire les objectifs de Kyoto et ce quels que soient nos futurs choix énergétiques. Le fait qu'en dépit de ces économies le plan prévoit une hausse des émissions le dispose comme peu apte à satisfaire de futurs objectifs de réduction des émissions.
• Les questions de coûts financiers ne sont jamais abordés. Si l'on passe sur la question des sommes nécessaires à une transition si rapide pour l'envisager dans le long terme, la redondance des installations (fossiles + renouvelables + stockage), les tendances à long terme du coût des énergies fossiles et la moindre efficacité des énergies renouvelables laissent deviner que le coût au kWh pourrait plus que doubler. Mais il est vrai aussi que la consommation baisserait significativement dans un tel plan.
• La plan mise fortement sur le gaz naturel en ignorant les questions géostratégiques qui y sont liées : les gisements russes seront bientôt épuisés, des difficultés persistent pour nos approvisionnements au Maghreb et en Asie mineure.

Coût du nucléaire

Aujourd'hui, la France dispose d'un tarif électrique dans la moyenne européenne et peu soumis aux variations des prix des énergies fossiles dont les prix augmenteront sur le long terme. Mais la question du coût réel, sur le long terme, de l'énergie nucléaire est peu clair et fait l'objet d'une controverse. Les raisons sont les suivantes...

Les premiers investissements dans le nucléaire civil furent réalisés par l'État français et non par EDF, le budget de cette entreprise ne fut donc pas grévé par les emprunts correspondants. Or, la France va devoir renouveler son parce si elle maintient sa politique énergétique. En France, ce coût du renouvellement serait estimé à 345 milliards d'euros (probablement plus, ces chiffres étaient basés sur l'expérience anglaise alors que la France miserai sur l'EPR, plus coûteux). La somme est gigantesque mais il faut relativiser : sur 40 ans et en conservant la production actuelle de 400 TWh, cela représenterait 2 centimes par kWh.

Un autre facteur est le coût de la matière première. En réponse aux tendances inflationnistes sur le long terme des énergies fossiles, l'énergie nucléaire connaît un nouvel essor mondial, ce qui exerce une pression sur les prix des combustibles. Cela dit, le coût de ces matières premières ne représente aujourd'hui que 12% du coût de production.. Même si ce coût venait à doubler, le prix final n'en serait que peu affecté.

Le coût du démantèlement est également souvent évoqué comme une autre source d'énigme. Initialement grandement sous-estimé, les expériences se sont multiplées ces dernières années, en France et à l'étranger et on commence à en avoir une meilleure idée. Celui-ci serait en fait supérieur à dix milliards. Là encore, pas de quoi grandement réévaluer le coût du nucléaire.

Enfin, il faut prendre en compte que puisque la seule alternative au nucléaire ayant des émissions faibles de CO₂ est un mix renouvelables-fossiles, et puisque ces solutions sont elles-mêmes coûteuses (redondance des installations, coût à long terme du combustible fossile, coûts élevés des solutions renouvelables), le nucléaire apparaît bien comme économiquement efficace.

Combustible

Comme pour les centrales fossiles, les stocks d'uranium sont malheureusement limités. Les réserves accessibles avec un coût inférieur à 130$ par kilo sont aujourd'hui de 60 années en se basant sur la consommation actuelle. Or, cette consommation augmentera à l'avenir. Cependant, on estime que le fonctionnement de la prochaine génération de centrales nucléaires serait au moins assuré.

L'uranium est extrait sur quatre continents. Les six premiers pays producteurs sont le Canada (30% du total), l’Australie (21%), le Niger (8%), la Namibie (7.5%), l’Ouzbékistan (6%) et la Russie (6%). Une autre partie de l'approvisionnement provient des stocks militaires surnuméraires (États-Unis et Russie) et du retraitement d'une partie du combustible usé.

Enfin, la France utilise également du combustible MOX, constitué de Plutonium (assez commun) et d'uranium appauvri (un déchet de l'enrichissement de l'uranium, la phase qui permet à partir de l'uranium naturellement extrait de produire l'uranium enrichi utilisée dans les centrales nucléaires conventionnelles). Non-rentable à l'époque, ce choix ne fut décidé que pour amortir les installations déjà mises en place pour la surgénération, après l'abandon de celle-ci. A terme ce choix devrait se développer.

Surgénérateurs

[Image:Thermal_reactor_diagram.png|Fonctionnement d'un réacteur nucléaire conventionnel (et non pas un surgénérateur)]

A long terme, il existerait un moyen de prolonger l'exploitation du nucléaire, en consommant 50 à 100 fois moins d'uranium pour produire les mêmes quantités d'énergie, la surgénération (réacteurs à neutrons rapides, fast breeders). Ce sujet est, une fois encore, source de nombreuses controverses.

Un surgénérateur est un réacteur nucléaire qui crée plus de noyaux fissiles (noyaux de combustible pouvant être scindé en noyaux plus petits selon le principe de la fission nucléaire) qu'il n'en consomme. Cela est possible en transmutant des noyaux fertiles (qui sont des noyaux non-fissiles, tels que l'uranium appauvri ou le thorium, disponibles en grandes quantités) en noyaux fissiles (plutonium par exemple). Le réacteur ne crée évidemment pas de la matière à partir de rien, disons simplement qu'il suffit de lui fournir des éléments plutôt communs qu'il transmutera en combustible et brûlera. Économiquement cela semble attirant mais, en pratique, de nombreuses difficultés techniques font que ce type de réacteur n'est intéressant qu'à partir d'un certain prix de l'uranium. Évidemment, cette technologie prend toute sa valeur dans un scénario de pénurie d'uranium.

Mais ces surgénérateurs ont un défaut rédhibitoire : ils sont dangereux. Pour qu'un réacteur nucléaire soit fiable, il doit être conçu de façon à ce que la réaction de fission ne puisse se produire que lorsque les systèmes sont actifs et produire lui-même, naturellement, les conditions qui le pousseront à s'arrêter en cas de problème. Par exemple, dans les réacteurs conventionnels, l'eau agit à la fois comme modérateur (la couche qui ralentit les neutrons) et fluide caloporteur (chargé de refroidir le réacteur). Si la réaction s'accroît, l'eau chauffe (calporteur) et sa densité diminue. Puisque l'eau est aussi le modérateur, les neutrons ne sont plus ralentis et arrivent trop vite pour provoquer d'autres fissions, la réaction tend donc à s'éteindre. On parle pour de tels réacteurs de coefficient de vide négatifs. Or, les surgénérateurs, eux, ont un coefficient de vide positif, tout comme Tchernobyl, et ne présentent aucun autre système d'auto-régulation (rétro-action négative). Il faut donc les contrôler activement et, ces contrôles étant faillibles, il existe un risque d'emballement. Toutefois, il est vrai que Tchernobyl présentait d'autres problèmes de conception et de gestion, et que les surgénérateurs modernes s'emballeraient moins vite.

Enfin, notons que les surgénérateurs ont connu des destins malheureux dans le passé, bien qu'on note un regain d'intérêt récent (en Inde, du fait de la présence importante de Thorium, et aux Etats-Unis avec le projet Generation-IV pour la prochaine génération de centrales). L'exemple le plus célèbre est français, avec Superphénix. Souvent raillé, ce réacteur a pourtant quelques excuses et aurait pu avoir un avenir différent : sur onze années de fonctionnement, il n'a été exploité que 53 mois. Mais les problèmes techniques initiaux, dû à des erreurs de conceptions et des choix audacieux, n'ont causé que 25 mois d'arrêt. Ce sont avant tout les fermetures administratives (suite à des actions en justice, des interventions parlementaires, la nécessité d'examens, etc) qui ont représenté 54 mois de fermeture. La dernière année, ce réacteur fonctionna mieux que la moyenne des centrales conventionnelles. Des débats subsistent sur les raisons de sa fermeture par Lionel Jospin en 1997 : pour les uns, cela était dû à un manque d'intérêt économique alors que les prix de l'uranium étaient bas. Pour d'autres, il s'agissait d'une concession faîte au parti des Verts, alors membre important de la "gauche plurielle".

La suite de cet article est en chantier

Pollution et dangers

Certaines personnes prétendent que l'énergie nucléaire est "propre", car elle rejette moins de dioxyde de carbone (et donc, contribue plus faiblement au réchauffement climatique) que la plupart des autres sources d'énergie . Mais les opposants à l'atome rappellent les nombreuses pollutions de l'industrie nucléaire qui ne peut donc en aucun cas être prétendue comme "propre".

La fusion nucléaire est l'objet de recherches depuis plus de 50 ans, mais l'objectif semble s'éloigner au fur et à mesure que les recherches progressent . Qui plus est, elle est aussi porteuse de dangers comme le dénoncent des scientifiques dont deux prix Nobel de physique, le japonais Koshiba et le français Pierre-Gilles de Gennes .

L'énergie nucléaire reste extrêmement dangereuse comme l'a montré la catastrophe de Tchernobyl (26 avril 1986) : plus de 20 ans après, des millions de personnes vivent encore dans des zones contaminées (principalement en Ukraine et en Biélorussie) et consomment des produits agricoles contenant du césium. L'espérance de vie diminue et même les enfants nés des années après le drame en sont victimes.

De plus, vouloir développer le nucléaire comme énergie de substitution aux énergies fossiles, dans le but de lutter contre le changement climatique, n'est pas réalisable dans le temps imparti pour réduire les émissions de CO2 .

Déchets

Selon l'IAEA, environ 200 000 m3 de déchets faiblement radioactifs et 10 000 m3 de déchets hautement radioactifs sont produits à l'échelle mondiale chaque année. Les déchets hautement radioactifs sont extrêmement concentrés et toxiques. Si un stock d'une tonne se mettait à fuir après 1000 ans, il contiendrait encore assez de radioactivité pour contaminer 100 km3 d'eau!

À elle seule, la France annonce produire "officiellement" 1 kg par an par habitant de déchets nucléaires dont 10 g de déchets haute activité (HA), soit 650 tonnes de déchets "haute activité" pour l'ensemble du pays. Toutefois, ce chiffre ne représente que les déchets du processus de fabrication de l'électricité d'origine nucléaire (gants, bottes, outils pour les A et déchets du « combustible » pour les B et C). Afin d'avoir une vision juste de la réalité des déchets, il faut prendre en compte tout le cycle (analyse du cycle de vie):

• Cela commence par la mine d'uranium : 52 millions de tonnes pour les résidus d'extraction (assimilables aux FAVL) pour la France et seulement pour la période (aujourdhui terminée) où on a exploité dans ce pays (aujourdhui c'est au Niger, Canada, Australie, etc.).
• Puis c'est la purification (Malvézy, près de Narbonne) : des immenses bassins de décantation contenant des centaines de milliers de tonnes de déchets.
• Puis l'enrichissement qui génére entre autre de l'uranium appauvri (près de 200 000 tonnes à Bessines dans le Limousin)...
• Et puis ajouter les rejets directs d'effluents (gazeux et liquide, chimiques et radioactifs) dans l'environnement qui sont bien des déchets non gérés!

Ce chiffre (1 kg par an) n'a donc aucune valeur et la réalité est donc toute autre.

En France, le volume de ces déchets dits à "haute activité" était de 2 293 m3 au 31 décembre 2007, soit l'équivalent du volume d'une piscine olympique.

La pollution générée est des plus globales, elle affecte tout ce qu'elle touche, l'air, l'eau, la terre et la vie et ces déchets haute activité resteront dangereux durant des centaines de milliers voire des millions d'années (ex. le plutonium-239 reste radioactif pendant au moins 240 000 ans, soit une période aussi longue que celle qui sépare notre ère de celle de l'Homme de Neandertal).

Penser que nous pourrons stocker les déchets nucléaires de manière sûre durant 240 000 années est donc particulièrement naïf. Qui assumera la responsabilité d'un problème que nous imposerons aux 6 800 prochaines générations? Comment installer un système d'alerte qui soit fiable aussi longtemps? Qui assumera les coûts engendrés par la sécurité des sites de stockage?

Aujourd'hui, il n'existe aucune solution pour éliminer les déchets de la fission nucléaire: les options d'échelle industrielle ne sont encore que temporaires, et les solutions définitives ne sont encore qu'expérimentales et extrêmement controversées, comme l'enfouissement, considéré comme un crime par les opposants, et rejeté par les populations concernées .

Avenir et alternatives

L'énergie nucléaire va-t-elle persister sur Terre à l'avenir ou sera-t-elle rejetée ?

Il existe pourtant beaucoup d'autres énergies, réellement respectueuses de l'environnement.

Les partisans du nucléaire prétendent qu'en utilisant uniquement les énergies renouvelables de la meilleure façon possible, il serait à ce jour impossible de répondre à la demande énergétique, mais c'est aussi le cas du nucléaire, et de façon encore plus évidente.

En effet, d'après les statistiques officielles de l'AIE (Agence internationale de l'Énergie), les énergies renouvelables produisent sur Terre deux fois plus d'énergie que le nucléaire (13% de l'énergie primaire mondiale, contre 6,5% seulement au nucléaire). Mieux : en comptabilisant la consommation d'énergie (dite aussi "énergie finale), la part du nucléaire dans l'énergie mondiale n'est que de 2,5%, une part insignifiante.

Ainsi, l'énergie nucléaire est quasiment absente dans presque tous les pays en voie de développement. Dans certains pays riches (France, É.-U., Canada, Grande-Bretagne, etc.), l'énergie nucléaire représente une part plus importante, généralement de 10 à 20% de l'électricité produite, soit environ 2 à 4% de l'énergie consommée. En France, pays le plus nucléarisé au monde, le nucléaire couvre 80% de l'électricité produite, soit environ 16% de la consommation nationale d'énergie.

On constate donc que, même en France, le nucléaire est loin de donner l'"indépendance énergétique".

Bien que cette explication soit très schématisée, elle illustre pourtant bien la complexité du débat: le défi énergétique ne pourra pas être résolu par des mesures simples et demandera un niveau de coopération élevé de la part de tous, afin de préserver notre planète.

Voir aussi

Liens internes

• Énergies renouvelables
• l'énergie éolienne (le vent)
• l'énergie des vagues et de la houle
• l'énergie marémotrice (les marées)
• l'énergie thermique des mers
• l'énergie hydraulique (énergie gravitationnelle de l'eau)
• l'énergie de la biomasse (bois, sucre, etc.)
• l'énergie solaire (photovoltaïque, ainsi que chaleur)
• l'énergie géothermique (chaleur du sous-sol)
• Déchets - le cauchemar du nucléaire (film documentaire)
• Réseau Sortir du nucléaire

Liens externes

• Wikipedia: Liste des accidents nucléaires
• http://www.sortirdunucleaire.org
• Un dossier diversifié sur l'énergie nucléaire
• Les réacteurs de génération IV arriveront trop tard et en trop petit nombre
• http://www.criirad.org/
• 2053 explosions nucléaires en un demi-siècle

Bibliographie

• L'eau et le champagne menacés par les déchets radioactifs, article de Michel Marie, "L'Ecologiste" n°19, juin-juillet-août 2006, p. 28-29
• Film « Déchets, le cauchemar du nucléaire » de Eric Guéret et Laure Noualhat.

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