L’énergie nucléaire
L’uranium et la radioactivité
L’uranium est la matière première des centrales nucléaires. Il s’agit d’un métal que l’on trouve dans certaines roches et qui a la particularité d’être radioactif. Cela signifie que le noyau de ses atomes est instable et a tendance à se désintégrer. Ce phénomène est naturel, même s’il se déroule à une échelle si petite qu’on ne peut même pas le voir au microscope. La radioactivité permet de libérer une très grande quantité d’énergie que l’on appelle énergie nucléaire (du latin nucleus, « le noyau »), ou énergie atomique. On parle de fission nucléaire lorsque les noyaux des atomes se cassent. C’est ce processus que l’on utilise dans les réacteurs des centrales nucléaires.
Carte d’identité
Source
Uranium enrichi
Utilisation
Production d’électricité
Installations
Centrales nucléaires
Catégorie
Énergie non-renouvelable
Impact sur l’environnement
Pas d’émission de CO2 mais gestion très difficile des déchets nucléaires radioactifs et impact sur la biodiversité (eau chaude retournée dans la nature).
Danger
Très graves conséquences en cas d’accident
(radioactivité)
Production
Indépendante de la météo et très bonne constance
Rendement
Faible : environ 30%
Espérance de vie
40 ans
Signe distinctif
Technologie très puissante, mais qui présente des risques importants. La Suisse et l’Allemagne ont fait le choix d’arrêter toutes leurs centrales à l’horizon 2050.
En Suisse
3 centrales (et 4 réacteurs): Gösgen (SO), Beznau et Leibstadt (AG)
Un peu d’histoire
Des scientifiques célèbres
L’humanité maîtrise l’énergie nucléaire depuis moins de 100 ans. Mais les recherches sur la radioactivité ont commencé à la fin du 19e siècle. Tu as sans doute entendu parler de Pierre et Marie Curie. Et aussi, d’Albert Einstein. Ces grands scientifiques ont permis de mieux comprendre le phénomène de la radioactivité.
L’utilisation militaire de l’énergie nucléaire
L’énergie nucléaire a d’abord été utilisée dans le cadre militaire. En août 1945, à la fin de la Seconde Guerre mondiale, les États-Unis lâchent deux bombes atomiques sur les villes japonaises d’Hiroshima et Nagasaki : une tragédie humaine sans précédent.
Une énergie puissante, mais dangereuse
Depuis les années 1950, l’énergie nucléaire est utilisée pour produire de l’électricité. En 1986, un très grave accident se produit dans la centrale nucléaire de Tchernobyl, en Ukraine (ex-URSS). Le grand public réalise alors le danger potentiel que représente cette énergie. En 2011, l’accident qui touche la centrale de Fukushima, au Japon, marque aussi les esprits.
Comment utilise-t-on l’énergie nucléaire ?
L’utilisation et le fonctionnement de l’énergie nucléaire peuvent être découpés en trois étapes.
- L’extraction et la transformation de la matière première : l’uranium
- L’utilisation de l’uranium au sein des centrales nucléaires
- La gestion des déchets radioactifs
L’uranium : extraction et transformation
Les roches qui contiennent du minerai d’uranium sont extraites du sous‑sol terrestre dans des mines. Mais pour pouvoir être utilisé, il doit ensuite être transformé en usine en « yellowcake » (« gâteau jaune » en anglais), un concentré d’uranium. Après avoir été raffiné, ce concentré purifié est enrichi (on augmente sa proportion d’uranium 235) pour servir de combustible dans les centrales nucléaires.
Dans les centrales nucléaires
Le travail du réacteur
Le combustible nucléaire, sous la forme de pellets d’oxyde d’uranium, est acheminé dans les centrales. Il est alors enfermé de manière hermétique dans le réacteur nucléaire. C’est celui‑ci qui va provoquer la désintégration des noyaux atomiques d’uranium. Ce processus dégage une formidable énergie sous forme de chaleur, qui sert à faire chauffer de l’eau. La vapeur fait tourner une turbine qui produit de l’électricité.
La fumée des centrales: de la vapeur
Ainsi, la fumée que l’on voit s’élever au-dessus des grandes cheminées rondes des centrales (les tours de refroidissement), ce n’est pas du CO2 ou de la pollution, mais de la vapeur d’eau. La seule atteinte directe à l’environnement, c’est que l’eau qui sert à refroidir les installations retourne chaude dans les rivières ou la mer, à côté desquelles sont installées les centrales nucléaires. Cela peut perturber les végétaux et les animaux.
Les installations nucléaires en activité dans le monde
Aujourd’hui (début 2023), 438 réacteurs nucléaires sont en activité, répartis dans 33 pays. Ensemble, ils produisent environ 11% de l’énergie consommée dans le monde. Les pays qui produisent le plus d’énergie nucléaire sont les États-Unis, avec 94 réacteurs, et la France, qui en compte 56. Dans le monde, des centrales continuent de se construire régulièrement, notamment en Chine.
Les déchets radioactifs: une difficile gestion
Une fois que l’uranium a été utilisé, il reste une matière qui ne peut plus alimenter le réacteur, et qui reste radioactive. Ainsi, en sortant des centrales, ces déchets nucléaires passent par une usine de traitement où ils sont triés en fonction de leur degré de radioactivité. Puis, ils sont stockés ou enterrés le plus profondément possible dans des conteneurs hermétiques.
En images
En savoir plus
Question d’uranium !
L’uranium est un métal radioactif que l’on trouve dans certaines roches. Il est principalement composé de deux isotopes (éléments dont les atomes possèdent le même nombre d’électrons et de protons mais un nombre différent de neutrons) : l’uranium 238 (99.3%) et l’uranium 235 (0.7%). Il faut d’abord extraire le métal de la roche, puis concentrer environ 6 fois l’uranium 235 avant de pouvoir fabriquer le combustible qui sera utilisé dans les centrales nucléaires. Ainsi, environ 100 kg de minerai sont nécessaires pour obtenir 100 g d’uranium enrichi (qui possède une proportion d’uranium 235 entre 3% et 5%), qui est, lui, une source d’énergie extrêmement concentrée (la concentration pour des usages militaires est encore beaucoup plus grande).
Fusion et fission
L’énergie nucléaire apparaît dans des réactions de fusion, mais aussi de fission nucléaires. La fusion nucléaire implique la réunion de deux noyaux atomiques légers pour en créer un plus lourd. On récupère alors l’énergie qui naît de la liaison des deux noyaux atomiques. À l’heure actuelle, on ne sait pas reproduire ce phénomène pour le rendre utilisable. En revanche, on sait que l’énergie produite dans ces conditions est bien plus puissante que la fission, car c’est la fusion nucléaire qui fait brûler les étoiles.
La fission nucléaire est elle engendrée par la séparation d’un noyau atomique lourd en deux noyaux atomiques plus légers. Le noyau de certains atomes est instable, il peut éclater en deux et libère ainsi de l’énergie, qui se transforme principalement en chaleur. C’est ce principe que l’on exploite dans les centrales nucléaires.
Accident de Lucens
À Lucens, dans le canton de Vaud, un important accident nucléaire s’est produit en 1969. Une installation, alors en phase expérimentale, rencontra un problème de refroidissement qui conduisit à une fusion partielle du cœur de la centrale. Cet accident, classé au niveau 4 sur 7, a entraîné une contamination radioactive dans la grotte qui abritait cette centrale. S’il n’a heureusement fait aucune victime, l’accident de Lucens est généralement reconnu comme l’un des dix accidents mondiaux les plus sérieux dans le domaine du nucléaire civil.
