Tout savoir de l'énergie nucléaire

Tantôt honnie, tantôt présentée comme une solution d'avenir, l'énergie nucléaire revient régulièrement au cœur du débat politique. Dans le cadre de la transition écologique, par exemple, le nucléaire compte parmi les options avancées en vue de décarboner rapidement notre société. Une opportunité qui n'efface pas pour autant de la mémoire collective les champignons atomiques d'Hiroshima et Nagasaki. Pas plus que les catastrophes de Tchernobyl et de Fukushima.

Mais qu'est-ce que l'énergie nucléaire exactement ? Comment et dans quel contexte le nucléaire a-t-il été développé ? Quels sont ses avantages et ses inconvénients - voire ses dangers ?

Toutes les réponses dans cet article.

L'énergie nucléaire est une forme d’énergie libérée par le noyau d'atomes, composé de protons et de neutrons. Elle peut être générée de deux manières :

• par la fusion nucléaire (un noyau fusionne avec un autre noyau) ;
• par la fission nucléaire (un noyau se casse).

À ce jour, la méthode utilisée dans le cadre de la production d'énergie est la fission nucléaire. Dans ce cas spécifique, elle dépend d'un minerai bien connu : l'uranium, contenu dans les sous-sols de la Terre.

Pour en savoir plus, n'hésitez pas à consulter notre article traitant du fonctionnement des centrales nucléaires.

La découverte de la radioactivité

Le phénomène de la radioactivité a été découvert en 1896 par Henri Becquerel, un physicien français. C'est cependant Marie Curie qui parle pour la première fois de "radioactivité", après avoir longuement étudié les propriétés des "rayons uraniques" de Becquerel. Lord Ernest Rutherford décrit ensuite la nature de la radioactivité en 1903, tandis qu'Irène Curie et Frédéric Joliot-Curie découvrent à leur tour la radioactivité artificielle en 1934.

La découverte de la fission nucléaire

Le phénomène de fission nucléaire est officiellement mis en évidence en 1938 par deux chimistes allemands : Strassmann et Hahn. À cette époque malheureusement, leur collaboratrice, Lise Meitner, ne peut figurer comme coauteur de l'article dans une revue allemande. Juive réfugiée à Stockholm en Suède, c'est pourtant bien Meitner qui comprend que les noyaux d’uranium 235 peuvent fissionner. Concrètement, elle établit qu'un seul petit neutron peut scinder en deux ces noyaux contenant 92 protons et 143 neutrons – l’un contenant 56 protons (le baryum), l’autre 36 (le krypton).

À défaut, Lise Meitner publie son interprétation en janvier 1939 dans la revue Nature, avec son neveu, Otto Frisch.

Dans le même temps, les astronomes Hans Bethe, Carl von Weizsacker et Charles Critchfield découvrent quant à eux que les étoiles tirent leur énergie de réactions internes de fusion nucléaire.

Mais l'histoire de la découverte des propriétés de l'uranium 235 ne s'arrête pas là. Dans la foulée, d’autres physiciens établissent qu’après fission d’un noyau d’uranium 235, deux ou trois neutrons sont émis. Or, ces derniers peuvent à leur tour percuter d’autres noyaux d’uranium 235, et ainsi de suite.

Le projet Manhattan

Plus connu du grand public, le projet Manhattan marque un tournant dans l'histoire de l'énergie nucléaire. À partir de 1941, plusieurs physiciens envisagent en effet la possibilité d'exploiter la puissance de la fission nucléaire. Ce sera chose faite quatre ans plus tard : deux bombes atomiques explosent successivement sur Hiroshima et Nagasaki en août 1945.

Naturellement, cet épisode constitue un véritable traumatisme, et le début de la crainte inspirée par le nucléaire.

Contrairement à une croyance populaire, Albert Einstein n'a pas travaillé à l'élaboration de la bombe atomique. Si beaucoup de gens l'associe à cette invention, c'est à cause d'une couverture du Time demeurée célèbre et titrée "Einstein le destructeur de l’ordre".

Sur cette une, on voit un nuage atomique ayant la forme d’un cobra associé à la formule E=MC². Emblématique de la théorie de la relativité restreinte établie en 1905 par Albert Einstein - qui lui a valu le prix Nobel de physique - elle achève d'associer ce dernier à l'invention de l'arme atomique.

Pourtant, cette formule a ouvert la voie vers de nombreux autres champs scientifiques. Einstein lui-même s’intéressait davantage aux découvertes autour de la gravitation et de l’électromagnétisme.

Mais en 1939, Albert Einstein vit en exil aux États-Unis, après avoir fui les persécutions à l'encontre des Juifs en Allemagne. À ce moment précis, un ancien confrère, Leó Szilárd, lui fait parvenir des informations préoccupantes quant à l’élaboration par les nazis d’une nouvelle arme. Fort de sa notoriété, Einstein pense alors pourvoir aider Szilárd à se faire entendre du président Roosevelt et lui adresse un courrier devenu célèbre.

Deux mois plus tard, en octobre 1939, le Comité consultatif pour l'uranium est créé. C'est le début du Projet Manhattan emmené par Robert Oppenheimer, auquel Einstein n'est cependant pas associé du fait de sa nationalité allemande et de son militantisme de gauche - considérés comme de potentielles menaces à ce projet de guerre.

Horrifié par les drames engendrés par les bombes d'Hiroshima et de Nagasaki (Little Boy, puis Fat Man), Albert Einstein regrettera toute sa vie la rédaction de cette lettre.

L'apparition des centrales nucléaires

Face aux nouveaux enjeux incarnés par le nucléaire, la France ne perd pas une minute et crée le Commissariat à l'énergie atomique (CEA) dès 1945, au sortir de la Seconde Guerre Mondiale. La construction de plusieurs réacteurs d'essai est lancée dans la foulée, pour aboutir à la mise en service du premier réacteur français producteur d'électricité en 1956.

Toutefois, c'est en URSS que la première centrale nucléaire voir le jour en 1954. Dans les années suivantes, l'énergie nucléaire entre dans une phase d'industrialisation rapide aux États-Unis et en Europe. Une tendance accentuée plus tard avec la crise de 1973 et la hausse brutale du prix du pétrole. 

Les avantages de l'énergie nucléaire

La relative sûreté du nucléaire

En 2013, deux chercheurs de la NASA publient une étude établissant que l'énergie nucléaire est en vérité moins dangereuse que d'autres sources d'électricité.

Se pourrait-il donc que notre perception du nucléaire soit faussée ?

Comme évoqué précédemment, les images d'Hiroshima et de Nagasaki sont demeurées gravées dans la mémoire collective. De même que le visage hanté du "père de la bombe atomique", Robert Oppenheimer, et les regrets d'Albert Einstein, dont les travaux ont conduit à l'élaboration de cette arme.

L'empreinte carbone du nucléaire

L'énergie nucléaire présente l'avantage de ne pas être source d'émissions de gaz à effet de serre (GES) - contrairement aux combustibles fossiles. Alors que les appels à la réduction de ces fameuses émissions se multiplient, le recours au nucléaire peut donc s'avérer utile.

Bien évidemment, la construction d'une centrale nucléaire n'est pas neutre en carbone. Mais il en va de même pour l'édification d'une éolienne ou la production de panneaux solaires.

En bref, au regard de l'urgence climatique, le nucléaire pourrait s'inscrire et se révéler utile dans le cadre de la transition écologique de nos sociétés hautement consommatrices en énergie. Rappelons, en effet, que si les énergies solaire et éolienne constituent les alternatives les plus durables, leur usage peut rapidement se voir entravé par les nuages, la nuit ou encore l'absence de vent.

Le nucléaire se modernise

Au même titre que de nombreuses industries, le secteur du nucléaire poursuit son évolution. Un exemple ? Les réacteurs nucléaires fonctionnent aujourd'hui à l’uranium. Mais d’autres types de "carburant" sont à l'étude, à l'image du thorium (Th, numéro atomique 90).

Or, le thorium est plus abondant que l'uranium et produit moins de déchets. Des déchets moins radioactifs de surcroît. En outre, transformer le thorium en arme nucléaire est beaucoup plus difficile, bref !

Si le nucléaire n'a rien d'un idéal, certains de ses attraits et sa possible évolution future pourraient sérieusement jouer en sa faveur.

Les inconvénients de l'énergie nucléaire

La prolifération des armes nucléaires

Les procédés utilisés pour générer de l’électricité via l’énergie nucléaire ont servi à fabriquer des armes.

Ouvert à la signature en 1968 (et entré en vigueur en 1970), le Traité de sur la non-prolifération des armes nucléaires avait justement pour objectif :

• d’empêcher la propagation de ces dernières et de la technologie des armements ;
• de promouvoir la coopération en faveur de l’utilisation pacifique de l’énergie nucléaire ;
• de soutenir l’objectif de désarmement nucléaire, général et complet.

191 États parties ont signé ce traité, dont les 5 dotés de l'arme nucléaire (la France, le Royaume-Uni, les États-Unis, la Russie et la Chine). L’Inde, Israël et le Pakistan, eux, ne l'ont jamais fait et possèdent aujourd'hui des armes nucléaires.

Il est important de souligner que certains États signataires se sont déjà retirés de ce traité. Ce fut notamment le cas de la Corée du Nord en 2003.

Les déchets nucléaires

Les centrales nucléaires produisent des déchets radioactifs. Or la gestion puis l'élimination de ces déchets font l'objet de fréquents débats.

En bref, 97% des déchets radioactifs produits sont jugés comme étant inoffensifs. C'est le cas des déchets de faible et moyenne activité, qui peuvent être éliminés comme des déchets ordinaires après quelques jours/semaines.

Les incidents nucléaires

Ils ont beau être rares, les incidents nucléaires n'en demeurent pas moins préoccupants. Kyshtym, Tchernobyl, Fukushima... Autant de catastrophes aux proportions telles qu'elles sont entrées dans les livres d'Histoire.

Si leurs causes ont varié, les conséquences ont été identiques. En cas de désastre nucléaire, de grandes quantités de matière radioactive se retrouvent lâchées dans la nature, et les zones entourant les anciens réacteurs deviennent inhabitables. Ceci sans parler des victimes, dont le chiffre est difficilement estimable. Car aux personnes mortes d’un empoisonnement par radiation aigüe, il faut ajouter les décès et cas de maladie engendrés sur le long terme (les cancers, notamment).

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