Comment fonctionne une centrale nucléaire ?

Que l’on soit pour ou contre, il y a du sens à comprendre comment fonctionne cette grosse machine, avant d’émettre nos avis éclairés. D’autant que le nucléaire est une spécificité nationale… Car au lendemain des chocs pétroliers, l’État français a tout misé sur cette technologie pour acquérir son indépendance. Aujourd’hui, le nucléaire couvre au moins 70% de nos besoins énergétiques. Aucun autre pays (par rapport à la taille de sa population) ne s’est investi si pleinement dans l’atome… alors, pour meilleur ou pour le pire ?

Fonctionnement d’un réacteur nucléaire : une réaction de fission

Comme toutes les énergies non-renouvelables, le nucléaire doit consommer un combustible Ce combustible, c’est l’uranium. Mais de quoi s’agit-il ?

Qu’est ce que l’uranium ?

L’uranium est un métal, tout simplement présent à l’état naturel dans le sous-sol de la Terre… Plus étonnant : il n’est pas rare. On estime les réserves d’uranium à cinquante mille milliards de tonnes ! Si son nom suscite l’inquiétude, l’uranium naturel est en réalité faiblement radioactif… Mais il l’est juste assez pour dégager un peu de chaleur. Et c’est tant mieux : sans les matériaux radioactifs, on estime que notre planète serait morte et froide depuis bien longtemps.

Si les gisements d’uranium sont nombreux, ils sont parfois difficilement exploitables et, de fait, seuls quatre pays totalisent aujourd’hui 80% de la production mondiale : le Kazakhstan, le Canada, l’Australie et la Namibie. La France exploitait encore des mines d’uranium dans les années 1980, mais cette activité a rapidement décliné face à la concurrence étrangère – la dernière mine en activité sur le territoire fut fermée en 2001.

Si l’uranium n’est pas une denrée rare, son extraction pose néanmoins des problèmes écologiques puisqu’elle contamine l’environnement avec des poussières radioactives. L’impact des mines sur la faune, la flore et la santé humaine est avéré.

Comment l’uranium est-il enrichi ?

L’uranium naturel, donc, est assez peu radioactif et plutôt tiède. Il va donc être enrichi : ce procédé consiste à le rendre plus radioactif. Car plus un matériau est radioactif, plus il est instable. Plus il est instable, plus il se transforme spontanément (par fission). Et chaque fois qu’il se transforme, il dégage de l’énergie – sous forme de chaleur notamment.

Les procédés d’enrichissement sont complexes et très variés. Certains sont thermiques, d’autres sont chimiques, électromagnétiques, ou gazeux… Il existe aussi des procédés de centrifugation, et même d’autres qui font intervenir des lasers.

Aujourd’hui, les seules usines d’enrichissement industriel se trouvent en Europe, aux Etats-Unis et en Russie. L’uranium enrichi est ensuite assemblé (sous la forme des fameux “crayons”) puis acheminé dans les différentes centrales nucléaires.

Fonctionnement d’une centrale nucléaire : de l’énergie thermique

Une centrale nucléaire, c’est avant tout une centrale thermique “toute bête”, comme les centrales à charbon, à fioul, ou à gaz. Ces centrales utilisent un combustible pour produire de la chaleur, chauffer de l’eau, puis projeter la vapeur sous pression sur des turbines qui, en tournant, vont produire de l’électricité.

Voyons en détail le fonctionnement d’une centrale nucléaire…

Le fonctionnement du réacteur nucléaire : une réaction de fission

Le réacteur nucléaire, c’est d’abord une grosse piscine remplie d’eau, dans laquelle est plongé l’uranium enrichi. Cet uranium est très fissile : au moindre “chatouillement”, l’atome éclate. Et quand il éclate, il émet des neutrons, qui viennent chatouiller d’autres atomes, et ainsi de suite… C’est la fameuse réaction en chaîne, qui pourrait devenir dangereuse !

Heureusement, cette réaction est canalisée grâce aux barres de contrôle, qui sont de véritables “pompes à neutrons”. Grâce à elles, nous pouvons régler la puissance du réacteur selon les besoins – ces barres, en résumé, permettent de contrôler la température de l’eau.

Le schéma du fonctionnement d’une centrale nucléaire

Comme on peut le voir sur le schéma ci-dessus, le réacteur est une cuve où se produit la fission nucléaire. Celle-ci chauffe l’eau qui, sous pression, peut atteindre les 320°. Cette vapeur est ensuite projetée dans la turbine qui va tourner très rapidement. L’alternateur, branché sur la turbine, transforme enfin cette énergie mécanique en énergie électrique.

La vapeur d’eau, elle, termine sa course dans le circuit de refroidissement : les fameuses tours immenses que l’on voit aux abords des centrales, et qui crachent de grandes quantités de vapeur…

Ces tours, d’ailleurs, sont la source d’un malentendu. Car 69% des Français croient que le nucléaire participe directement au réchauffement climatique, ce qui est faux. Si la vapeur d’eau est un gaz à effet de serre, ses effets ne sont pas délétères car elle se dissipe en quelques jours seulement. En fait, si le nucléaire est une énergie polluante, c’est pour d’autres raisons. D’abord, le refroidissement des centrales tend à réchauffer les fleuves, en aval, ce qui perturbe la faune et la flore locales. Mais surtout, le nucléaire pollue par ses déchets hautement radioactifs que l’on ne sait pas traiter, et qui peuvent rester dangereux pendant au moins un million d’années…

Enfin, le risque zéro n’existe pas : une catastrophe nucléaire du type Tchernobyl ou Fukushima reste toujours possible, notamment en raison de facteurs humains (erreur de manipulation, mauvaise maintenance, acte malveillant) ou de facteurs naturels (inondation, tremblement de terre).

Chez Octopus Energy, nous pensons que le monde de demain sera dénucléarisé. Cette énergie est trop chère, trop complexe, et trop dangereuse. Mais le nucléaire ne disparaîtra pas en un jour. D’ailleurs, les Français ont fait des investissements considérables dans ces installations ; il serait bien dommage de ne pas en cueillir tous les fruits, jusqu’au bout.

D’ici là, nous souhaitons que les énergies renouvelables se développent suffisamment pour subvenir aux besoins de tout le pays. Alors elles seront de plus en plus efficaces, de moins en moins chères… Et le nucléaire, de lui-même, cédera sa place.