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Réacteurs Nucléaires



Produire de l’énergie à partir de la fission

Le premier réacteur nucléaire fut construit durant la seconde guerre mondiale sous les gradins du stade de l'université de Chicago. Cette pile atomique, comme on l'appelait alors, fut conçue par une équipe de physiciens dirigée par Enrico Fermi. Elle utilisait de l'uranium naturel et des briques de graphite comme modérateur. La pile divergea (des réactions en chaîne se produisirent) le 2 décembre 1942. Ensuite, plusieurs réacteurs furent construits dans la zone désertique de Hanford dans l’Etat de Washington, en vue de produire le plutonium des premières bombes atomiques.

La pile Zoé
Divergence en décembre 1948 de la pile Zoé au fort de Châtillon. La pile Zoé, le premier réacteur français, peut être visitée.
CEA

On dénombrait dans le monde, en 2014, 437 réacteurs en activité, lointains héritiers de la pile d'Enrico Fermi et des réacteurs de Hanford. Ces réacteurs fournissent aujourd'hui 17 % de l'électricité mondiale, soit une puissance installée de 378 GW. La puissance électrique d'un réacteur est de l'ordre de 1 GW. Les Etats-Unis possèdent le plus de réacteurs : 99, suivis de la France 58.

La part du nucléaire varie beaucoup d'un pays à l'autre. En Europe, c'est en France que cette part la plus importante (77 %), suivie de la Belgique. Elle est de 17,2 % en Angleterre, de 15,8 % en Allemagne et de 18,6 % en Russie. Hors d'Europe, elle est relativement faible (19,5%) aux Etats-Unis riches en ressources fossiles, mais importante au Japon (33 %) qui en est dépourvu.

Soixante-huit réacteurs étaient en construction en 2015. Les pays qui s'appuient le plus sur le nucléaire pour leur développement futur sont la Chine, la Corée et l'Inde.

Implantation des centrales nucléaires françaises
La carte montre l'implantation géographique des centrales nucléaires françaises au 1er janvier 1998. Au total, 58 unités ou tranches de la filière à eau pressurisée étaient en production en 2005. Onze tranches de filières plus anciennes sont définitivement arrêtées : la centrale à eau lourde des monts d'Arrée et les 10 tranches de la filière à uranium naturel graphite-gaz (Bugey, Chinon, Saint-Laurent-des-Eaux, Marcoule et Chooz). SUPERPHENIX , le réacteur surgénérateur de Creys-Malville a été arrêté mais son prédécesseur PHENIX à Marcoule fonctionne encore pour la recherche.
Source EDF
La production d'énergie est assurée par des réacteurs dits conventionnels, qui utilisent un combustible à l'uranium naturel ou enrichi à 3-4 % en uranium-235 fissile. Les réacteurs à l'uranium enrichi sont de loin les plus répandus. Les réacteurs les plus anciens à l'uranium naturel utilisaient de l'eau lourde ou du graphite pour ralentir les neutrons. Avec du combustible enrichi à 3-4 %, on peut employer de l’eau ordinaire pour ralentir les neutrons et évacuer la chaleur. Pour employer le langage des spécialistes de l'atome, cette eau joue à la fois le rôle de modérateur et de caloporteur.

Deux types de réacteurs fonctionnent avec un tel combustible : les réacteurs à eau bouillante et les réacteurs à eau pressurisée. En Europe, 80 % des réacteurs sont du type à eau pressurisée PWR (Pressurized Water Reactor) ou REP en français. Le retraitement des déchets nucléaires permet depuis quelques années d’introduire du plutonium dans le combustible et de recycler cet élément pour produire de l’énergie.

Centrale de Paluel
Cette photographie de la centrale de Paluel, en Haute-Normandie, mesure le chemin parcouru en quarante années depuis la pile Zoé. Composée de quatre gros réacteurs (ou tranches) d'une puissance de 1,3 millions de kilowatts électriques, cette centrale symbolise la maîtrise industrielle acquise durant ces quatre décennies par la filière des réacteurs REP à eau pressurisée.
LA MEDIATHEQUE EDF / MARC MORCEAU (1990)

Actuellement, un petit nombre de réacteurs utilisent des neutrons rapides (RNR). SuperPhénix, le premier réacteur ayant atteint le seuil industriel, était français, mais fut arrêté en 1997. En 2016, la Russie, a mis en service un nouveau réacteur à neutrons rapides, le BN-800. L'Inde devrait suivre avec le PFBR (Prototype Fast Breeder Reactor) un réacteur de 500 MWe qui pourrait ouvrir la voie de réacteurs au thorium.