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Utilisations possibles de l'énergie nucléaire

La fission de l'uranium s'accompagne d'un dégagement important de chaleur. Cette dernière peut être utilisée directement pour le chauffage urbain, pour divers procédés industriels chimiques ou physico-chimiques, ainsi que, et surtout, pour produire de l'électricité. Contrairement à l'électricité, la chaleur ne se transporte pas au-delà de quelques kilomètres. Il en résulte que la source de chaleur doit correspondre à peu près aux besoins, ce qui peut être un handicap pour le nucléaire dont le coût par unité d'énergie produite est très sensible à la taille de l'installation. C'est une des raisons qui expliquent pourquoi la quasi-totalité des applications, à ce jour, ont concerné la production d'électricité.

Nucléaire et chaleur

Pour le chauffage urbain, on a besoin de chaleur à relativement basse température (de 90 à 110 0C) et d'un réseau de distribution. Cette chaleur peut être produite par un réacteur construit spécifiquement pour cette application, ou être récupérée lors de la production d'électricité (principe de la cogénération). Compte tenu de la lourdeur des investissements, le chauffage urbain a rarement été développé : uniquement dans des régions où le nombre de jours de chauffage est important et/ou lorsque le prix des combustibles fossiles était prohibitif. On peut citer par exemple un essai limité à la ville de Stockholm (Suède), effectué dans les années 1960 et le début des années 1970, et plusieurs applications en Russie : le chauffage quasi systématique des villes construites à proximité des centrales nucléaires pour y loger le personnel ; les quatre réacteurs de Bilibino (nord-est de la Sibérie), mis en service entre 1974 et 1976, qui fournissent chaleur et électricité (puissance unitaire thermique 62 MW, puissance électrique 11 MW). On peut signaler également, pour ce dernier pays, la construction en cours d'une centrale installée sur barge comportant deux réacteurs à eau pressurisée, d'une puissance thermique de 100 MW, dérivés des réacteurs des brise-glaces atomiques. Cette centrale, destinée aux régions isolées, peut fournir de la chaleur et de l'électricité. La Russie envisage d'autres centrales de ce type.

Certains procédés industriels requièrent également de la chaleur à basse température (80 à 90 0C). La chaleur d'origine nucléaire est envisagée pour le dessalement par évaporation de l'eau de mer ou saumâtre (elle a même déjà été utilisée dans ce but au Kazakhstan, avec le réacteur d'Aktau, de 1973 à 1999). Cependant ce procédé de dessalement par distillation, qui consomme beaucoup d'énergie, cédera probablement la place à la technique dite par osmose inverse qui consomme dix fois moins d'énergie et sous forme d'électricité. L'ordre de grandeur des besoins des grandes installations de dessalement envisagées (1 milliard de m3 par an) est de 3 à 4 TWh par an, soit la moitié de la production d'une centrale de 1 000 MW.

L'extraction des pétroles « non conventionnels », contenus dans les sables (par exemple, les sables asphaltiques de l'Athabasca, Canada) et les schistes bitumineux (schistes bitumineux du Green River Basin, États-Unis), exige, quant à elle, des quantités très importantes d'énergie dans une gamme de températures moyennes (quelques centaines de 0C), énergie prélevée aujourd'hui sur le produit final ou fournie par du gaz naturel, ce qui revient dans un cas comme dans l'autre à doubler pratiquement les rejets de CO2. Si le prix du baril de pétrole reste durablement supérieur à 70-100 dollars, il pourrait être intéressant d'utiliser l'énergie nucléaire.

Quant à la chaleur à haute température (de 600 à 1 000 0C), elle pourrait être utilisée pour produire de l'hydrogène, soit par procédé thermochimique, soit par électrolyse à haute température. Que cet hydrogène soit utilisé directement dans des piles à combustible ou bien qu'il serve à hydrogéner des produits carbonés (charbon et biomasse) pour la synthèse de carburants liquides, les besoins en énergie seraient là colossaux : environ une centaine de gigawatts si l'on voulait remplacer ne serait-ce que 10 p. 100 du pétrole utilisé dans les transports.

Nucléaire et électricité

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Nucléaire civil et militaire dans le monde

Nucléaire civil et militaire dans le monde
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Nucléaire : répartition des centrales par zone géographique

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Nucléaire : répartition des centrales en Europe

Nucléaire : répartition des centrales en Europe
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Les centrales nucléaires françaises

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Pour citer l’article

Pierre BACHER, « NUCLÉAIRE - Applications civiles », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 30 novembre 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-applications-civiles/