TPE 1èreS
L'énergie nucléaire en France

Matthieu Burnand-Galpin
Chandima De Silva
Eran Diler
John Fleury
L'énergie nucléaire en France
I 1 - Historique de l'énergie nucléaire
         L’énergie nucléaire est aujourd’hui l’une des sources de production d’électricité la plus utilisée au monde, environ 16% de l’électricité mondiale est produite dans 450 réacteurs. En France, elle fournit 78% de l’électricité utilisée sur le territoire.

         A partir de 1875, l’électricité est d’abord d’origine thermique et est utilisée pour l’éclairage et les moteurs industriels. Le pétrole apparaît en 1880 ainsi que l’hydroélectricité vers la fin du XIXème  siècle, ce qui eut pour conséquence la diminution des besoins en charbon. Ces trois sources d’énergie étaient celles utilisées pour produire l’électricité avant l’apparition de l’énergie nucléaire.

         La recherche sur la radioactivité est à l’origine de la découverte de l’énergie nucléaire.  La première étape de cette recherche est franchie en 1895 lorsque le professeur prussien   Wilhelm Roentgen conçoit l’existence de rayons capables d’impressionner des images sur des plaques noires (grâce à des radiations) et capables de faire voir le squelette humain à travers ces plaques : les rayons X.  En 1896, Henri Becquerel poursuit ses recherches et démontre que l’uranium est la matière qui est à l’origine de ces rayons radioactifs. Plus tard, Becquerel donnera son nom à l’unité de mesure de la radioactivité (le Becquerel).

         Entre 1898 et 1906, Pierre et Marie Curie font des recherches qui conduisent à la découverte d’autres substances ou matières radioactives : le polonium, le thorium et le radium, ce qui leur rapporte un prix Nobel de physique en 1903. Marie Curie définit clairement la radioactivité : « phénomène physique naturel au cours duquel des atomes se désintègrent pour produire de l’énergie et des rayonnements (alpha, bêta et gamma). »
Marie et Pierre Curie dans leur laboratoire
Source :http://wwwlapp.in2p3.fr/neutrinos/neutimg/nacteurs/pmcurie.jpg
         Par la suite, de 1914 à 1933, des études faites par différents scientifiques (dont Rutherford, Villard, Bohr, Soddy et Fermi) mènent à des progrès dans le domaine de l’infiniment  petit. Chadwick découvre l’existence du neutron (particule composant l’atome), essentielle plus tard dans le domaine du nucléaire.

         En 1934, Irène et Frederic Joliot-Curie observent l’existence de la radioactivité artificielle qui permet de générer des rayons  radioactifs plus facilement, car avant  la découverte de ces rayons il était nécessaire d’avoir des matières naturelles (par exemple le radium était extrait du plomb).  Pour ceci, ils se voient attribuer le prix Nobel de chimie en 1935. Rutherford avait en effet démontré l’existence de la radioactivité à l’état naturel (dans notre corps par exemple), et donc la création d’un élément radioactif, n‘existant pas à l’état naturel, est ce que l’on appelle la radioactivité artificielle.

         En 1938, Hahn et Strassmann, deux physiciens allemands, montrent que le noyau de l’atome d’uranium peut être cassé sous l’impact d’un neutron.  Les Joliot-Curie appellent ce phénomène la réaction de fission, qui est une réaction libérant de l’énergie, utilisée aujourd’hui dans les réacteurs nucléaires, ce qui est une découverte fondamentale car un seul gramme d’uranium fournit autant d’énergie que trois tonnes de charbon. 

         A la suite de cette découverte, l’énergie nucléaire s’est développée de façon considérable, des réacteurs  ont été créés. Leur développement jusqu’à aujourd’hui est classé en générations.

         Avant son utilisation à but civil (production d’électricité), l’énergie nucléaire était mise à profit dans le domaine militaire. Les combustibles nécessaires pour la produire étaient utilisés pour alimenter les moteurs de sous-marins et de bateaux. En effet, la Seconde Guerre mondiale a été une étape déterminante dans l’utilisation du nucléaire.  En 1940, l’Allemagne met au point un sous-marin fonctionnant à l’aide d’un réacteur utilisant principalement de l’uranium. Dès 1941, les Etats-Unis, pour rivaliser avec l’Allemagne, développent leurs recherches sur la création d’une arme nucléaire : le projet Manhattan, soutenu par plusieurs physiciens, dont Einstein, et sous la direction du président Roosevelt. Cette arme nucléaire est bien sûr la bombe atomique.  Ce projet aboutit aux bombardements d’Hiroshima (avec une bombe à base d’uranium) et à Nagasaki (avec une bombe à base de plutonium) en août 1945, évènements qui mettent fin à la Seconde Guerre Mondiale. 

         En décembre 1953, le président américain Eisenhower fait un discours appelé « Atoms for Peace » devant l’ONU, qui prône le changement du rôle de l’énergie nucléaire, jusque-là limitée à son usage militaire. Il promeut l’utilisation de cette énergie à des fins civiles et pacifiques pour que celle-ci « serve les besoins plutôt que les craintes de l’humanité. »

         La Génération I de réacteurs nucléaires apparaît entre les années 1950 et 1960.  En 1951 aux Etats-Unis, le premier réacteur expérimental  EBR1 est développé à la station d’essai d’ARCO dans l’Idaho. Il  génère une puissance de 100 kW. En 1954, cinq réacteurs prototypes sont mis à l’œuvre dans différentes filières : c’est le début du développement de l’énergie nucléaire aux Etats-Unis. A cette même date, les Soviétiques mettent en service à Obninsk la première centrale nucléaire qui produit 5 MW, utilisant l’uranium comme combustible pour la réaction au cœur du réacteur. En France, en 1945, est créé le CEA (Commissariat à l’Energie Atomique) qui entreprend la construction de plusieurs réacteurs d’essai. En 1956, le réacteur G1 est mis en service à Marcoule, il produit de l’électricité et il a une puissance de 40 MW.  Deux autres réacteurs, G2 et G3, s’ensuivent en 1959. Ces réacteurs fonctionnent à l’uranium naturel, mais pas encore à l’uranium enrichi. 

         Entre 1970 et 1990, la Génération II de réacteurs apparaît.  Elle correspond à la majorité des réacteurs en exploitation dans le monde aujourd’hui.  Cette génération est née de la demande importante de l’énergie nucléaire sur le marché à cause du choc pétrolier de 1973.
A cause de cet événement, la part de l’énergie nucléaire dans la production mondiale d’électricité est passée de 3% en 1973 à 17,5% en  1991.  Cette génération déploie des réacteurs à eau pressurisée  (REP) et des réacteurs à eau bouillante (REB) qui constituent aujourd’hui 85% du parc électronucléaire mondial. En 1973, le plan Messmer a été déployé en France, qui a lancé la construction de 60 réacteurs électronucléaires en 10 ans (dont Superphénix et Marcoule qui ont fermé).

         De nombreux incidents se sont produits dans les centrales nucléaires dans l’histoire, cependant les accidents sont rares. Il y en a eu un par exemple en 1979 dans la centrale Three Miles Island en Pennsylvanie.  L’association de défaillances techniques et d’interventions humaines inadaptées a conduit à l’échauffement du réacteur qui a fondu en partie.  Néanmoins, l’accident le plus grave est bien sûr celui de la centrale de Tchernobyl le 26 avril 1986 en Ukraine. Suite à une série d’erreurs humaines et techniques, l’un des réacteurs a explosé, provoquant un incendie.  Mais surtout, comme le réacteur fonctionnait sans enceinte de confinement ou de protection, un nuage radioactif s’en est échappé et s’est étendu sur toute l’Europe et a fait plusieurs fois le tour de la Terre.  Plus de 600 000 personnes ont été contaminées en Ukraine.  Cet accident a libéré à peu près 5000 fois plus de radioactivité que ce que rejette en un an une centrale qui fonctionne normalement.
Source : EDF
         Aujourd’hui, nous entrons dans la Génération III de réacteurs. Celle-ci intègre des modifications plus avancées en matière de sûreté. Mais l’accident de Tchernobyl suscite toujours des craintes. C’est pour cela que certains pays comme la Suède, l’Autriche ou l’Allemagne (en 2021) ont décidé de stopper leurs centrales nucléaires ou de ralentir leurs recherches en la matière, comme aux Etats-Unis.








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