Énergie nucléaire : 7 clés pour comprendre son fonctionnement et les défis qu'elle doit relever pour remplacer le gaz et le pétrole

Le monde est à la croisée des chemins en matière d'énergie : la dépendance à l'égard des combustibles fossiles devient de plus en plus insoutenable.

Les prix du pétrole et du gaz sont montés en flèche ces deux dernières années, et avec eux les coûts de production de l'électricité et les factures d'électricité.

Le réchauffement de la planète progresse et les pays semblent incapables d'atteindre les objectifs en matière d'émissions.Et, comme si cela ne suffisait pas, la guerre en Ukraine a mis en évidence la vulnérabilité énergétique de l'Europe en raison de sa forte dépendance au gaz russe.

"L'heure est à la renaissance du nucléaire", a récemment dit le président français Emmanuel Macron.

À l'instar de Macron - qui, cinq ans plus tôt, avait promis de réduire d'un tiers la production d'énergie nucléaire en France -, nombreux sont ceux qui ont changé d'avis sur l'énergie nucléaire, honnie depuis l'accident de Fukushima en 2011.

"Un changement de position sur l'énergie nucléaire est observé dans le monde entier, même s'il s'est intensifié l'année dernière avec la hausse des prix du gaz, et la crise actuelle a été la goutte d'eau qui a fait déborder le vase", déclare Alfredo García, vulgarisateur scientifique et technologique espagnol du nucléaire, à BBC Mundo.

Peut-elle remplacer le gaz, le pétrole et le charbon ?

"Malheureusement, il a fallu une guerre pour montrer que nous ne pouvons pas dépendre autant des combustibles fossiles. Les combustibles fossiles génèrent encore au moins deux tiers de l'électricité et des émissions de gaz à effet de serre dans le monde, selon diverses études réalisées par des organisations internationales.

La pollution atmosphérique due à la combustion de combustibles fossiles a causé 8 millions de décès en 2018, soit 1 décès sur 5 dans le monde, selon une étude de l'Université de Harvard.Au rythme actuel de production, les émissions devraient augmenter de 14 % au cours de cette décennie, jetant le trouble sur les objectifs de l'accord de Paris de 2015 visant à réduire la hausse de la température mondiale à 1,5 °C d'ici la fin du siècle.

Ainsi, s'il est une chose sur laquelle tout le monde s'accorde, c'est bien la nécessité d'un modèle de production d'électricité qui ne dépende pas des combustibles fossiles.

Et il y a deux options possibles : le nucléaire et les énergies renouvelables.

Greenpeace estime qu'il est possible de se passer à la fois des combustibles fossiles et de l'énergie nucléaire."Adopter un modèle énergétique 100 % renouvelable et efficace est techniquement possible, économiquement viable et durable", affirme Meritxell Bennasar, responsable de l'énergie et du changement climatique à Greenpeace Espagne.

Toutefois, les défenseurs de l'énergie nucléaire s'interrogent sur la faisabilité d'une telle démarche : les énergies renouvelables ont une capacité de production limitée, nécessitent de grandes quantités d'espace et de matériaux, et dépendent des conditions météorologiques pour alimenter le réseau.

Ils estiment donc que l'approche la plus réaliste consiste à augmenter la production d'énergie nucléaire et d'énergies renouvelables afin de réduire à zéro la production de charbon, de gaz et de pétrole.

Cela ne se fera pas du jour au lendemain : la construction d'une centrale nucléaire et sa mise en service prennent généralement 5 à 10 ans.

"Changer un modèle énergétique n'est ni simple ni rapide, et le processus doit être graduel. La substitution progressive nécessite l'électrification de plusieurs secteurs et un engagement fort en faveur de l'énergie nucléaire et des énergies renouvelables, en travaillant en équipe. Le coût total est difficile à quantifier, mais le processus devrait être achevé en moins de trois décennies", explique M. García.

Comment l'énergie nucléaire est-elle produite ?

Les centrales nucléaires utilisent la fission atomique pour produire de l'énergie.

En divisant un atome lourd - généralement de l'uranium 235 - d'autres neutrons sont produits dans un effet multiplicateur, déclenchant une réaction en chaîne en une fraction de seconde.

Cela libère des neutrons, des rayons gamma et de grandes quantités d'énergie ; la chaleur intense augmente la température de l'eau et produit de la vapeur.

La vapeur fait tourner les turbines du réacteur, qui actionnent un générateur pour produire de l'électricité et l'envoyer au réseau.

Et la fusion ?

La fusion consiste à libérer d'énormes quantités d'énergie en forçant les noyaux atomiques à s'assembler plutôt qu'à se diviser.

Cette réaction est similaire à celle qui se produit dans les étoiles, comme le soleil.

Beaucoup la considèrent comme la solution ultime pour l'approvisionnement futur de l'humanité, car elle ne pollue guère, ne consomme pas de ressources et pourrait produire une énergie presque illimitée.

Mais réussir à le recréer sur Terre nécessite une haute technologie qui est encore en cours de développement.

Les experts estiment que la fusion nucléaire pourrait occuper le devant de la scène dans la seconde moitié de ce siècle.

C'est vert ?

En février dernier, la Commission européenne (CE) a classé l'énergie nucléaire comme "verte", la jugeant nécessaire pour la transition vers une production sans émissions de dioxyde de carbone, principale cause de l'effet de serre.

Les centrales nucléaires émettent en moyenne 28 tonnes de dioxyde de carbone pour chaque gigawattheure qu'elles produisent, soit beaucoup moins que les 888 tonnes émises par le charbon, 735 tonnes par le pétrole et 500 tonnes par le gaz naturel, selon le rapport technique de la CE.

Le solaire émet presque trois fois plus de CO₂ que le nucléaire, 85 Tn/gWh, tandis que l'hydraulique et l'éolien sont les plus propres avec 26.

Selon la même étude, l'énergie nucléaire génère également de très faibles quantités de dioxyde de soufre et de dioxyde d'azote - qui peuvent générer des pluies acides - ainsi que des déchets chimiques, et consomme moins de ressources minérales et fossiles que les autres sources.

L'ONU, pour sa part, a prévenu en 2021 que les objectifs mondiaux de lutte contre le réchauffement de la planète ne pourront pas être atteints si l'énergie nucléaire est exclue.

Elle a déclaré dans un rapport qu'au cours des cinquante dernières années, l'énergie nucléaire a permis d'économiser l'équivalent de deux années d'émissions mondiales de dioxyde de carbone.

"L'énergie nucléaire est aussi verte et sûre que les énergies renouvelables. Ce n'est pas une question d'opinion, il s'agit de comparer plusieurs études évaluées par des pairs qui vont dans le même sens", explique M. García.

Mais tout le monde ne s'accorde pas à dire que l'énergie nucléaire est propre.

"Bien que l'énergie nucléaire n'émette pas de gaz à effet de serre au même niveau que les combustibles fossiles, elle émet en fait plus de CO₂ par kWh que n'importe laquelle des énergies renouvelables, car un réacteur nucléaire a besoin d'un combustible pour produire de l'électricité, et l'obtention de ce combustible entraîne l'émission de gaz à effet de serre", explique le représentant de Greenpeace.

M. Bennasar cite des données de l'Agence internationale de l'énergie (AIE) pour souligner que, même en triplant la capacité nucléaire mondiale, la réduction des émissions de carbone ne serait que de 6 %, un impact qu'il juge insuffisant pour atteindre les objectifs climatiques.

Les opposants à l'énergie nucléaire font également valoir que l'extraction de l'uranium cause des dommages à l'environnement, que le démantèlement d'une centrale est coûteux et polluant, ou qu'il existe un risque d'accident ou d'attaque militaire sur les installations atomiques, très faible mais aux conséquences potentiellement désastreuses s'il se produit.

Et les déchets ?

Un autre de leurs principaux arguments est que la fission nucléaire produit des déchets radioactifs présentant un fort potentiel de contamination.

Les déchets, qui proviennent essentiellement du combustible nucléaire usé des centrales électriques, sont des matières solides et liquides contenant des isotopes radioactifs.

Ils peuvent être toxiques pendant des décennies, voire des milliers d'années, et leur traitement est très complexe. Par exemple, dans le cas des déchets de haute activité, ils doivent être stockés dans trois étapes différentes, dont la dernière se situe entre 200 et 1 000 mètres sous terre.

"L'industrie nucléaire n'a pas été en mesure de trouver une solution technique satisfaisante et sûre à ce problème", a déclaré le représentant de Greenpeace à BBC Mundo

Alfredo García affirme cependant que l'énergie atomique "est la seule qui couvre entièrement le coût de la gestion de ses déchets, qui sont traités avec les normes de sécurité les plus élevées et pour lesquels il existe des solutions technologiques scientifiquement reconnues".

Est-elle rentable ?

La construction et l'exploitation d'une centrale nucléaire sont extrêmement coûteuses.

Par exemple, la centrale Hinkley Point C de 3 200 mégawatts en cours de construction dans le sud du Royaume-Uni, qui fournira 7 % de l'énergie du pays à partir de 2025, devrait coûter environ 30 milliards de dollars.

Atucha III, qui sera la quatrième centrale nucléaire d'Argentine avec 1 200 mégawatts, coûtera 8 milliards de dollars, selon l'accord signé en février entre l'Argentine et la Chine.

Alors qu'une centrale atomique coûte souvent plus de 6 millions de dollars par mégawatt de capacité, les centrales à gaz à cycle combiné coûtent environ un demi-million.

Cependant, la production d'électricité à partir d'atomes est beaucoup moins chère car elle ne nécessite pas un approvisionnement énorme et continu en combustible.

Bien que l'uranium soit un matériau coûteux, de petites doses de celui-ci peuvent générer d'énormes quantités d'énergie.

Quels sont les pays engagés dans l'énergie nucléaire ?

Avec 96 réacteurs opérationnels produisant plus de 90 gigawatts, les États-Unis représentent près d'un tiers de la production mondiale d'énergie atomique, suivis par la Chine et la France, avec plus de 13 % chacun, selon les données de l'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA).

En France, les centrales nucléaires assurent 70 % de la production d'électricité, ce qui en fait le numéro un mondial en la matière.

Emmanuel Macron a annoncé un plan énergétique pour les prochaines années qui prévoit six nouveaux réacteurs pour un coût estimé à environ 50 milliards d'euros.

Entre-temps, l'Allemagne avait prévu de fermer ses trois dernières centrales nucléaires cette année, mais la guerre en Ukraine a placé le pays entre le marteau et l'enclume.

Clemens Fuest, président de l'institut économique allemand Ifo, a récemment déclaré que les centrales devraient continuer à fonctionner "au moins jusqu'à ce que la dépendance au gaz russe soit surmontée, ce qui devrait prendre plusieurs années".

L'Europe est divisée sur le nucléaire : les gouvernements de l'Allemagne, de l'Autriche, du Danemark, de l'Espagne, du Luxembourg et du Portugal rejettent l'énergie nucléaire, tandis que l'"alliance nucléaire" autoproclamée de la Bulgarie, de la Croatie, de la Finlande, de la France, de la Roumanie et de la Slovénie s'y oppose, et que la République tchèque, la Hongrie, la Pologne et la Slovaquie y ont adhéré.

En Amérique latine, l'énergie nucléaire ne représente que 2,2% de la production d'électricité de la région, avec sept réacteurs : trois en Argentine, deux au Mexique et deux autres au Brésil.

Et ceux qui misent le plus sur l'atome se trouvent à des milliers de kilomètres de là : la Chine se présente comme la prochaine superpuissance mondiale de l'énergie nucléaire.

Le pays a doublé sa capacité entre 2016 et 2020 pour atteindre 47 gW avec 20 nouvelles centrales, et d'ici 2035, il prévoit d'atteindre 180 gigawatts, soit presque le double de la puissance actuelle des États-Unis.