NUCLÉAIRE (notions de base)

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Tableau périodique des éléments

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Composants de base de l'atome

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Énergie de liaison

Énergie de liaison
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Énergie nucléaire

Énergie nucléaire
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Depuis la découverte de la radioactivité en 1896 par Henri Becquerel et celle du noyau atomique par Ernest Rutherford en 1911, des progrès scientifiques importants ont été accomplis en physique nucléaire. La maîtrise des réactions nucléaires a permis en particulier, dès le milieu du xxe siècle, la mise au point des réacteurs et des armements nucléaires.

Malgré son abandon par de nombreux pays et les oppositions qu’elle suscite en raison des risques qu’elle présente pour les populations et l’environnement, l’énergie nucléaire est toujours tenue, spécialement en France, pour la seule véritable solution permettant de répondre aux besoins énergétiques de demain.

Le noyau de l’atome

Les propriétés nucléaires d’un atome dépendent de ses nucléons, c’est-à-dire de l’ensemble des protons et des neutrons qui constituent son noyau. Des transformations nucléaires affectent certains noyaux instables, qui se changent en noyaux plus stables.

Au cœur de la matière

Un atome est constitué d’un noyau extrêmement dense de charge électrique positive, entouré d’un cortège d’électrons chargés négativement. Le noyau concentre presque toute la masse de l’atome ; quant au nuage d’électrons, il s’étend à une distance cent mille fois plus grande que la taille du noyau. Le volume de l’atome est donc essentiellement constitué de vide.

Les nucléons qui composent les noyaux atomiques sont de deux types : des protons chargés positivement et des neutrons sans charge électrique. L’atome étant électriquement neutre, le nombre de protons est donc égal au nombre d’électrons. C’est ce nombre, ou numéro atomique, qui rend compte de la position des éléments dans le tableau périodique de Mendeleïev.

Tableau périodique des éléments

dessin : Tableau périodique des éléments

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Tous les éléments chimiques connus (au nombre de 118) sont classés dans ce tableau qui comprend sept lignes (ou périodes) et dix-huit colonnes (ou groupes). Cette classification, due à l’origine au Russe Dmitri Ivanovitch Mendeleïev, repose sur le numéro atomique (nombre de protons),... 

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Néanmoins, les noyaux de même numéro atomique ne contiennent pas tous le même nombre de neutrons. Ces isotopes d’un même élément chimique possèdent des propriétés chimiques identiques, mais des propriétés nucléaires différentes. Par exemple, l’uranium naturel contient environ 0,7 p. 100 d’uranium 235 (92 protons + 143 neutrons) et environ 99,3 p. 100 d’uranium 238 (92 protons + 146 neutrons).

La cohésion du noyau est assurée par l’interaction nucléaire forte, la plus intense des quatre forces fondamentales. Dans la nature, la majorité des atomes sont stables. Mais certains assemblages de nucléons, dits radioactifs, sont instables et tendent à se transformer en d’autres noyaux de numéro atomique plus petit. Cette transformation naturelle est appelée désintégration. Elle s’accompagne d’une émission de particules chargées électriquement.

Chaque isotope radioactif est caractérisé par une période radioactive qui est, par définition, le temps nécessaire à la désintégration de la moitié de la population initiale de noyaux. La période radioactive des éléments varie de quelques fractions de seconde à des milliards d’années.

Du fait de leur très courte période, certains noyaux n’existent plus dans la nature. Il est cependant possible de les recréer et d’étudier leurs transmutations. Il s’agit de la radioactivité artificielle, phénomène strictement identique à la radioactivité naturelle affectant les noyaux ayant une période assez longue pour subsister aujourd’hui dans la nature.

Composants de base de l'atome

dessin : Composants de base de l'atome

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La matière est composée d'une multitude d'atomes. Chaque atome est formé d'un noyau autour duquel tourne un ensemble d'électrons. Deux types de particules constituent le noyau : les protons et les neutrons. L'ensemble des protons et des neutrons d'un noyau est désigné sous le nom de... 

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Fission et fusion nucléaires

L’énergie qui maintient les nucléons dans un noyau est appelée énergie de liaison. La masse d’un noyau stable est inférieure à la somme des masses de ses nucléons et l’énergie de liaison correspond à cette différence. Celle-ci se calcule par la formule d’Albert Einstein E = mc², qui permet d’expliquer que la masse peut se transformer en énergie. Pour casser un noyau, il est nécessaire de fournir une énergie au moins égale à l’énergie de liaison.

L’énergie de liaison n’est pas identique pour tous les noyaux. Elle augmente avec le numéro atomique, depuis les noyaux légers jusqu’au noyau de l’atome de fer, pour lequel elle est maximale, puis elle diminue pour les noyaux plus lourds. Le fer est donc le noyau le plus lié, et de ce fait le plus stable. Les autres noyaux, dans certaines circonstances, ont tendance à se transformer en noyaux plus stables : pour cela, les noyaux plus légers fusionnent les uns avec les autres et les noyaux plus lourds fissionnent. Ces réactions nucléaires de fusion et de fission, qui peuvent être spontanées ou provoquées, sont libératrices d’énergie.

Énergie de liaison

graphique : Énergie de liaison

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Énergie de liaison par nucléon des noyaux en fonction de leur masse atomique. On voit sur cette figure que deux types de réactions nucléaires libèrent de l'énergie : la fission d'éléments lourds comme l'uranium 235 en noyaux plus légers, ou la fusion d'éléments légers comme l'hydrogène... 

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Énergie nucléaire

vidéo : Énergie nucléaire

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Composition du noyau atomique. Production d'énergie par fission et par fusion.Le noyau d'un atome est composé de protons et de neutrons unis par des forces nucléaires. L'étude de ces constituants et l'analyse des forces qui les maintiennent unies a permis l'exploitation de l'énergie... 

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Les risques du nucléaire

La mise en œuvre de l’énergie nucléaire engendre plusieurs types de risques : celui de la sûreté et du démantèlement des installations d’abord, celui de la gestion des déchets ensuite. D’importants progrès ont été réalisés en matière de confinement des réacteurs. Mais les nombreux accidents nucléaires qui se sont produits depuis 1945 soulignent l’importance des risques. Par ailleurs, reste la difficulté à gérer les déchets.

Sûreté et sécurité des centrales nucléaires

Le risque majeur de l’électronucléaire est le rejet de matières radioactives dans l’environnement, un réacteur nucléaire ne pouvant pas engendrer d’explosion atomique. La conception et l’exploitation des installations doivent obéir aux principes fondamentaux d’indépendance et de redondance des systèmes. La formation et l’entraînement des opérateurs jouent un rôle crucial.

Dans les réacteurs modernes (de type R.E.P. – réacteur à eau pressurisée –), trois niveaux de confinement ont été conçus pour réduire au minimum le risque d'accident nucléaire. Le premier niveau concerne directement le combustible. Celui-ci est confiné dans des pastilles en métal qui sont empilées dans des tubes métalliques appelés crayons et formant une gaine étanche pour prévenir la dispersion des produits de fission. Le deuxième niveau de confinement isole le cœur du réacteur du reste de l'installation. Les barres de combustible, qui contiennent les assemblages de crayons, sont insérées dans le cœur du réacteur. Celui-ci est constitué d'une cuve en acier de 20 à 30 centimètres d'épaisseur, revêtue d'un d'alliage inoxydable. Un dernier niveau de confinement entoure l'ensemble des boucles du circuit primaire de refroidissement, de la cuve, des pompes et du générateur de vapeur. Cela réduit considérablement les conséquences d'une fuite du liquide caloporteur du circuit primaire relié au cœur du réacteur. Cette enceinte de confinement en béton est prévue pour résister à la fois aux pressions que pourrait provoquer un accident sur le réacteur et aux agressions extérieures.

La troisième génération de réacteurs, telle que le programme européen E.P.R. (European Pressurized Reactor), n’est pas de conception révolutionnaire. Les systèmes existants sont améliorés ; le bâtiment réacteur est conçu pour résister à la fonte des barres de combustible. Différents concepts sont à l’étude pour la quatrième génération de réacteurs (au-delà de 2030), afin d’améliorer le rendement, la rentabilité et la sûreté des centrales nucléaires.

Incidents et accidents

Malgré toutes les précautions prises, des accidents nucléaires ont malheureusement assombri l’histoire de l’électronucléaire.

En 1979, à la suite d’un incident ordinaire sur le circuit de refroidissement de la centrale de Three Mile Island (États-Unis), tous les automatismes fonctionnèrent jusqu’à l’arrêt du réacteur. Mais, lors du retour à la normale, une soupape bloquée, couplée à des erreurs d’affichage sur le tableau de commande, priva le combustible de refroidissement et conduisit à la fonte partielle du cœur. Les rejets radioactifs n'ont affecté ni les populations ni l'environnement. Ils ont été limités par la bonne tenue de l'enceinte de confinement, qui a montré ici toute son importance en termes de sûreté nucléaire. Cet accident a entraîné de profondes révisions dans la conception et le pilotage des centrales nucléaires.

Mais ce sont les très graves accidents nucléaires de Tchernobyl en avril 1986 et de Fukushima en mars 2011 qui ont le plus frappé l’opinion publique mondiale. Démonstrations tragiques des effets catastrophiques de risques non maîtrisés, ils ont conforté de nombreux pays dans leur refus du nucléaire civil ou leur souhait d’abandonner cette filière au plus vite.

L'échelle I.N.E.S.

dessin : L'échelle I.N.E.S.

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L'échelle I.N.E.S., pour International Nuclear Event Scale, a été élaborée par Agence internationale de l'énergie atomique et l'Agence pour l'énergie nucléaire de l'O.C.D.E. Il s'agit d'un outil de communication qui doit permettre de mesurer l'importance des incidents et des accidents... 

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Principaux accidents nucléaires

carte : Principaux accidents nucléaires

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Chaque année, des dizaines de dysfonctionnements se produisent dans les centrales électronucléaires, classés en sept niveaux de gravité (échelle I.N.E.S.). Environ 80 p. 100 d'entre eux sont liés à une erreur de manœuvre du fait direct de l'homme. Les autres sont provoqués par des causes... 

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La catastrophe de Tchernobyl

vidéo : La catastrophe de Tchernobyl

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Le plus grave accident nucléaire civil s'est produit le 26 avril 1986 à la centrale de Tchernobyl, en Ukraine. Le réacteur qui explosa présentait des anomalies de conception qui rendaient son utilisation difficile et « extrêmement risquée ».C'est lors d'un test de sûreté qu'eut lieu la... 

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Le cycle du combustible et les déchets nucléaires

La fabrication du combustible puis son retraitement après utilisation dans les réacteurs nucléaires constituent le cycle du combustible.

Un déchet radioactif correspond à la matière radioactive qui ne peut plus être ni recyclée ni réutilisée, et doit donc être stockée. En fonction de sa composition, il est plus ou moins dangereux pendant plus ou moins longtemps. Sa dangerosité dépend de son caractère radioactif mais aussi parfois de sa toxicité chimique.

En France, on classe les déchets nucléaires selon généralement deux critères : leur activité (nombre de désintégrations par unité de temps), autrement dit leur niveau de radioactivité ; la « période radioactive » ou demi-vie des éléments radioactifs contenus dans les déchets, ce qui correspond au temps nécessaire pour diviser par deux l’activité d’un élément radioactif. Cette période varie, selon les éléments radioactifs, de quelques jours à plusieurs milliers d’années

On distingue ainsi différentes catégories de déchets : les déchets de très faible radioactivité, qui proviennent du démantèlement des installations nucléaires, et les déchets de faible et moyenne activités et à durée de vie courte (période radioactive inférieure à 31 ans), qui représentent près de 90 p. 100 de l’ensemble des déchets radioactifs (installations nucléaires, laboratoires de recherche et d’analyse, hôpitaux, industrie) ; les déchets de faible activité et à durée de vie longue (période supérieure à 31 ans), et les déchets de moyenne activité et à vie longue, qui représentent moins de 10 p. 100 du volume total des déchets radioactifs (usines de fabrication et de traitement des combustibles, centres de recherche) ; les déchets de très haute activité et à durée de vie longue (généralement plus d’un millier d'années), qui ne constituent que 1 p. 100 du volume des déchets radioactifs en France, et proviennent du traitement des combustibles usés issus des centrales nucléaires. Chaque catégorie de ces déchets est gérée dans une filière spécifique qui comprend une série d’opérations (tri, traitement, conditionnement, entreposage et stockage).

Nucléaire : types de déchets et filières de gestion

tableau : Nucléaire : types de déchets et filières de gestion

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Classification française des déchets radioactifs et leurs filières de gestion existantes ou à l'étude (source : Andra). 

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D’autres pays ont choisi une politique différente en matière de déchets, en décidant de ne pas traiter leurs combustibles usés. Ces derniers sont alors confinés dans des conteneurs étanches en vue de leur entreposage de longue durée, et éventuellement de leur stockage dans un site géologique profond. Cette solution est toutefois moins attrayante du point de vue du développement durable, car elle ne fait pas appel au recyclage.

Risques de pollution nucléaire

dessin : Risques de pollution nucléaire

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Risques inhérents aux diverses phases du cycle de traitement et de l'usage des matières fissiles comme « combustibles » dans les réacteurs nucléaires de puissance. 

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Les applications de la physique nucléaire

La tendance, naturelle ou non, des noyaux atomiques à subir des transformations et l’énergie qui est ainsi dégagée ont de nombreuses applications civiles. La production d’énergie reste l’utilisation la plus connue de la physique nucléaire. Mais celle-ci est aussi employée dans de nombreux autres domaines, en particulier dans les sciences du vivant (biologie et médecine).

L’électronucléaire

Le principe de la fission de l’uranium est connu depuis 1939 : l’absorption d’un neutron de faible énergie (neutron dit thermique) par un noyau d’uranium provoque la fission de ce dernier en deux noyaux plus légers. Cette réaction libère une grande quantité d’énergie et deux ou trois neutrons énergétiques. Si ces neutrons sont ralentis dans un matériau « modérateur », la réaction peut continuer et s’auto-entretenir. C’est cette réaction en chaîne contrôlée qui se produit au sein de tous les réacteurs à neutrons thermiques.

Tout réacteur nucléaire est composé d’un combustible capable de fissionner (uranium naturel ou enrichi en isotope 235, plutonium…), d’un matériau modérateur favorisant la capture des neutrons (eau ordinaire ou eau lourde, graphite…), et d’un fluide caloporteur capable d’évacuer l’énergie thermique produite dans le cœur (eau liquide ou vapeur, sodium liquide…). L’énergie libérée sert à produire de la vapeur d’eau sous pression qui actionne une turbine couplée à un alternateur générant de l’électricité.

Les différentes solutions technologiques adoptées pour produire de l’énergie sont appelées les « filières » de l’électronucléaire. Les plus courantes actuellement en fonction dans le monde sont :

– Les filières à eau ordinaire ; le combustible est l’oxyde d’uranium enrichi ou un mélange d’oxyde d’uranium et de plutonium (combustible Mox). L’eau bouillante (réacteur R.E.B.) ou sous pression (réacteur R.E.P.) sert à la fois de modérateur et de caloporteur. La filière R.E.P. équipe l’ensemble du parc actuel de réacteurs industriels français. Un nouveau type de réacteur, l’E.P.R., a été conçu au début des années 1990 sur les mêmes principes que le réacteur R.E.P., l’objectif étant d’améliorer la sureté et la rentabilité économique. La mise en service des premiers E.P.R., en Finlande (Olkiluoto) et en France (Flamanville), prévue respectivement en 2009 et 2012, a été repoussée de plusieurs années en raison de problèmes techniques.

– La filière à eau lourde (modérateur et caloporteur) permet d’utiliser l’oxyde d’uranium naturel comme combustible.

– La filière graphite-gaz utilise un combustible à base d’uranium, le graphite, comme modérateur et le gaz carbonique ou l’hélium comme caloporteur.

Il existe aussi une filière de réacteurs dits à « neutrons rapides », qui, à partir de l’uranium 238 naturel, produisent du plutonium en quantité inférieure, égale ou supérieure à celle qu’ils consomment ; dans le dernier cas, ils sont dits « surgénérateurs »

Enrico Fermi

photographie : Enrico Fermi

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Enrico Fermi (1901-1954), physicien italien émigré aux États-Unis, s'orienta dès 1932 vers la physique nucléaire. Il reçut en 1938 le prix Nobel de physique pour ses travaux concernant l’étude des éléments radioactifs artificiels produits par un bombardement de neutrons. Le 2 décembre... 

Crédits : Hulton Getty

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Principe de fonctionnement d'une centrale de type REP

vidéo : Principe de fonctionnement d'une centrale de type REP

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Une centrale nucléaire sert à produire de l'électricité en transformant l'énergie générée lors de réactions de fission nucléaire en courant électrique. En France, les dix-neuf centrales en fonctionnement utilisent des réacteurs à eau sous pression, dits REP. Une centrale, comme ici... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Recherche et technologies de pointe

Compte tenu de l’évolution de la population mondiale, de la consommation d’énergie par habitant et des ressources en énergies fossiles (pétrole, gaz…), de nouvelles sources doivent être développées.

La fusion du deutérium et du tritium, qui donne de l’hélium 4 (et un neutron) et dégage une grande quantité d’énergie, est une alternative sérieuse pour le futur : les ressources sont très abondantes, la filière ne contribue pas à l’effet de serre, ne produit pas de déchets à longue période radioactive et n’est pas proliférante. En revanche, la maîtrise de la fusion est bien plus complexe que celle de la fission : le milieu réactif est un plasma qu’il faut maintenir à 100 millions de degrés. La réalisation d’un réacteur à fusion fait donc l’objet d’intenses recherches et de nombreux développements technologiques, notamment dans le cadre du projet international I.T.E.R.

Projet I.T.E.R. (International Thermonuclear Experimental Reactor)

photographie : Projet I.T.E.R. (International Thermonuclear Experimental Reactor)

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Le réacteur thermonucléaire expérimental international, connu sous le nom d’I.T.E.R. (schématisé ici et occupant un volume cylindrique d'environ 25 mètres de diamètre et de hauteur, la personne représentée en bas de l’illustration donnant l’échelle), a pour objectif d'étudier la... 

Crédits : I.T.E.R./ D.R.

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Les sciences du vivant et autres applications

Les techniques liées à la physique nucléaire sont loin d’être réservées à la production d’électricité ou à l’armement, et leurs applications sont nombreuses dans le domaine des sciences du vivant.

L’imagerie nucléaire est une branche de la médecine nucléaire qui repose sur l’utilisation d’éléments radioactifs préalablement administrés au patient et d’une caméra enregistrant le rayonnement émis par les organes internes. On distingue l'imagerie conventionnelle, très répandue dans les hôpitaux, qui utilise des radiotraceurs émetteurs de photons détectés à l'aide de gamma-caméras, et la tomographie par émission de positons, qui utilise des traceurs émetteurs de positons produits dans un accélérateur de particules, les positons étant détectés à l’aide de caméras spécifiques.

Ces techniques de détection précoce des maladies permettent d’étudier les structures et la fonctionnalité des organes sans opérer le patient. La dose traceuse injectée est extrêmement faible, et l’examen est donc inoffensif tout en étant indolore.

La radiothérapie, qui utilise l'effet des radiations ionisantes sur les tissus biologiques, est, avec la chirurgie et la chimiothérapie, un des trois moyens principaux de la lutte contre le cancer. Elle est utilisée dans le traitement de plus de la moitié des cancers. La tumeur est irradiée par un faisceau de particules légères (électrons) ou lourdes (protons), qui détruisent les cellules tumorales tout en préservant les tissus sains avoisinants. Ces techniques nécessitent un accélérateur de particules et une enceinte pour protéger patients et personnels médicaux.

Les rayonnements ionisants servent pour stériliser des objets tels que le matériel chirurgical ou certains aliments, comme pour la conservation des œuvres d’arts. L’irradiation par rayons gamma de ces objets détruit les micro-organismes tels que les virus, les bactéries, les champignons ou les insectes.

Le pouvoir de pénétration des rayonnements tels que les rayons X a de multiples utilisations civiles : contrôle des bagages dans les aéroports, détection des défauts dans les matériaux (qui utilise aussi les rayons gamma). Se propageant facilement dans un milieu dense, les neutrons sont quotidiennement employés pour détecter des explosifs cachés derrière une paroi en acier.

Imagerie médicale : de 1960 à nos jours

vidéo : Imagerie médicale : de 1960 à nos jours

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Les années 1950-1960 marquent un tournant dans l'histoire de l'imagerie médicale : en 1953, amplificateurs de luminance accroissant la faible clarté de la radioscopie avec un minimum de rayons X ; en 1956, machine à développer les radiographies en 90 secondes ; en 1967, tables... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Le nucléaire dans le monde

Tous les pays n‘ont pas la même position vis-à-vis de l’électronucléaire. Mais, face à une demande énergétique croissante et à la diminution des ressources pétrolières qui se profile, le nucléaire semble être une alternative incontournable. Le développement des armes nucléaires reste un choix géopolitique des détenteurs de cet armement ou de ceux qui voudraient le devenir.

Le nucléaire civil

En 2014, 439 centrales nucléaires étaient en service dans le monde, exploitées par 31 pays. Elles représentaient une puissance installée de plus de plus de 370 gigawatts, soit environ 12 p. 100 de la capacité mondiale de production d'énergie électrique. Les plus grands producteurs d’électricité nucléaire sont les États-Unis, la France et la Russie. Malgré la catastrophe de Fukushima, qui a eu lieu en mars 2011 et suscité une vive émotion, plus de 70 nouvelles centrales étaient en construction dans le monde en 2014, soit le plus grand nombre de mises en chantier depuis 1989. Le nucléaire connaît son développement le plus important en Asie, où de nombreux réacteurs sont en construction. L’Inde veut notamment passer, d’ici à 2020, de 2 p. 100 à 15 p. 100 d’électricité d’origine nucléaire. Aux États-Unis et en Russie, les autorités relancent l’utilisation de cette source d’énergie. En Europe occidentale, la situation est contrastée. En 2001, l’Allemagne a opté pour une politique de sortie du nucléaire d’ici à 2020, politique qu’elle a confirmée en 2011 après la catastrophe de Fukushima. D’autres pays, comme la France ou la Finlande, construisent de nouveaux réacteurs.

Les contestations

La technologie nucléaire est complexe et le grand public doit largement faire confiance aux experts pour se faire une opinion sur les orientations de la politique énergétique d’un pays. Le très long terme, qui caractérise les risques du nucléaire, et le sentiment d’impuissance face à cette situation accentuent les craintes des populations.

Dans les années 1970, les mouvements écologistes ont fait prendre conscience des risques du nucléaire, risques liés notamment à l’exploitation des centrales et à la gestion des déchets radioactifs. L’opinion du public à l’égard du nucléaire a toujours été mitigée, chaque accident nucléaire venant remettre en question la sûreté des installations nucléaires. Les sites de stockage des déchets radioactifs et les effets de ceux-ci sur la santé et sur l’environnement font l’objet de vives contestations.

La politique française d’indépendance énergétique

Après une phase expérimentale qui a abouti à la première production d’électricité d’origine nucléaire par la centrale de Marcoule en 1956, l’électronucléaire français prend son essor dans les années 1960, avec la construction des premières centrales couplées au réseau électrique.

Pour faire face aux chocs pétroliers des années 1973 et 1979, la France décide d’une politique d’indépendance énergétique en misant sur la production de plus de 70 p. 100 d’électricité d’origine nucléaire. Ce pays compte aujourd’hui 58 réacteurs de type R.E.P., répartis sur 19 sites.

Les centrales nucléaires françaises

carte : Les centrales nucléaires françaises

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En France, environ 78 p. 100 de l'électricité produite est d'origine nucléaire. Sont représentés ici les 58 réacteurs en exploitation fournissant cette électricité. Ils sont tous de type R.E.P (réacteur à eau pressurisée) : 34 réacteurs de 900 mégawatts, 20 réacteurs de 1 300... 

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La défense et le nucléaire

L’arme la plus puissante jamais conçue par l’homme est la bombe nucléaire. À la fin de la Seconde Guerre mondiale, les grandes puissances ont entrepris d’importants programmes scientifiques et technologiques pour se doter de cette arme. La première bombe atomique (Trinity) fut testée par les Américains le 16 juillet 1945. Cette même année, deux bombes atomiques ont été utilisées par l’armée américaine pour bombarder, respectivement le 6 et le 9 août, les villes japonaises d’Hiroshima et de Nagasaki. L’Union soviétique réalisa son premier test pour ce type d’armes en 1949.

Lors d’une explosion nucléaire, la fission (bombe A) ou la fusion (bombe H) des noyaux atomiques libère une énergie équivalente à plusieurs milliers voire plusieurs millions de tonnes de T.N.T. (trinitrotoluène, un explosif conventionnel de référence).

Une explosion nucléaire dans l’atmosphère provoque un énorme dégagement de chaleur (la température atteint 1 million de degrés), l’émission de radiations, la formation d'une onde de choc et l’apparition d'une boule de feu qui peut atteindre quelques kilomètres de diamètre. Elle crée aussi un nuage qui s'élève rapidement du fait de sa chaleur et prend la forme de ce qu’on a nommé le « champignon atomique ».

Durant la guerre froide, les deux superpuissances soviétique et américaine se sont engagées dans une surenchère sur le terrain de la « dissuasion nucléaire ». Le monde se partageait alors entre les pays disposant de la bombe, qui ne l’utiliseraient pas entre eux, et les autres…

Hiroshima et la capitulation du Japon, 1945

vidéo : Hiroshima et la capitulation du Japon, 1945

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Le 6 août 1945, un bombardier américain largue la première bombe atomique de l'histoire sur la ville d'Hiroshima, au Japon. Une seconde bombe A est lancée sur Nagasaki le 9 août. Les deux cités sont entièrement détruites; quelque 150 000 personnes sont tuées sur le coup. Ce chiffre... 

Crédits : National Archives

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Bombe atomique de type Little Boy

photographie : Bombe atomique de type Little Boy

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C'est dans le cadre du projet Manhattan qu'une bombe surnommée « Little Boy » fut mise au point par l'équipe de physiciens de Julius Robert Oppenheimer. « Little Boy » fut larguée au-dessus d'Hiroshima, le matin du 6 août 1945. 

Crédits : Hulton Getty

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Essais nucléaires français

vidéo : Essais nucléaires français

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Le fonctionnement des armes nucléaires est régi par des lois physiques extrêmement complexes. À l'époque de la mise au point des bombes nucléaires, ces phénomènes ne pouvaient pas être étudiés de façon fiable autrement qu'en faisant exploser des engins nucléaires en grandeur réelle.De... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Propulsion et armes nucléaires

vidéo : Propulsion et armes nucléaires

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La propulsion et l'armement sont deux applications militaires importantes de la maîtrise de l'énergie nucléaire.Comme les États-Unis, la Russie, le Royaume-Uni et la Chine, la France possède une flotte à propulsion nucléaire. Douze réacteurs sont utilisés : deux sur le porte-avions... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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La lutte contre la prolifération

L'Agence internationale de l'énergie atomique (A.I.E.A.), créée en 1957, a pour objectif de garantir l'utilisation de l'énergie nucléaire à des fins pacifiques en contrôlant les installations des pays membres. Depuis 1970, l'Agence est en charge du respect du traité de non-prolifération des armes nucléaires (T.N.P.), lequel vise à empêcher l’acquisition d’armes nucléaires par les pays qui n’en disposent pas et à favoriser le désarmement de ceux qui en possèdent. Hormis l’Inde, le Pakistan, Israël et le Soudan du Sud (ainsi que la Corée du Nord, qui s’est retiré du T.N.P. en 2003), tous les pays en sont signataires. Depuis 1996, une volonté existe pour compléter ce dispositif par un autre traité, le traité pour l’interdiction complète des essais nucléaires (T.I.C.E.), qui doit être ratifié par 44 pays pour entrer en vigueur.

La prolifération des matières nucléaires a donné un autre aspect à la menace terroriste. Le risque de fabrication d’une « bombe sale », bombe conventionnelle contenant des matières radioactives, est devenu plausible. Après les attentats du 11 septembre 2001 aux États-Unis, les mesures de sécurité concernant les centrales nucléaires, les transports de matières radioactives ainsi que les usines de retraitement ont été considérablement renforcées.

—  Universalis

Voir aussi

Pour citer l’article

« NUCLÉAIRE (notions de base) », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 15 juillet 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire/