L’énergie nucléaire au cœur de la transition énergétique

L'énergie nucléaire est au cœur de tous les débats, dans le récent rapport de RTE ou dans les discours de tous les futurs candidats à l'élection présidentielle.

En effet l'atome est au cœur de tous les échanges, car il est déterminant pour notre avenir énergétique. La France fait figure d'exception dans ce domaine. Le programme nucléaire français, démarré dans les années 70 arrive à la fin d'un cycle.

Aujourd'hui nous sommes à la croisée des chemins. Doit-on prolonger les centrales actuelles ou développer de nouveaux modèles ?

Il existe également un ensemble de réflexions autour des énergies de "remplacement" du nucléaire. Évidemment les énergies renouvelables, mais pas seulement. De nouvelles technologies font leur apparition et donnent de nouvelles perspectives.

En France aujourd'hui ce débat fait rage, et pour cause, nous disposons de plus de 58 réacteurs en état de marche. Face aux enjeux climatiques et au réchauffement de la planète, il devient urgent de trancher ces questions et de mettre en mouvement le tissu industriel français.

Le nucléaire comme clé de voûte de la transition énergétique

L'un des parcs nucléaire le plus important au monde

La situation est particulière pour la France dans ce domaine. Autrement dit, il s'agit de l'un des pays qui dispose de l'une des puissances les plus importantes.

Il s'agit du 2ᵉ pays au monde en termes de puissance installée devant la Chine et derrière les USA. Les États-Unis par exemple disposent de nombreux réacteurs en état de marche (près de 99). Cependant, la grande majorité de ces installations ont plus de 40 ans. Dans ce cas, on peut dire qu'il s'agit donc d'un réseau de centrales nucléaires sur le déclin.

La France quant à elle dispose d'un parc de centrales d'un âge moyen. L’autorité de sûreté nucléaire (ASN) fait en sorte de suivre avec attention toutes les évolutions et les opérations de maintenance de ces centrales.

Une énergie propre aux multiples avantages

Au-delà de sa présence massive au sein du mix énergétique français, il faut également évoquer d'autres aspects. On peut rappeler par exemple que la production d'électricité issue d'une centrale nucléaire n'émet pas de CO2. C'est ici un avantage très important face à ses concurrents à l'heure de la transition écologique.

Comme l'illustre ce graphique, l'énergie nucléaire représente la source de production principale en France. Par ailleurs, il faut rappeler qu'il s'agit de la journée du 3 novembre 2021. Cependant, sur une année, le nucléaire représente l'écrasante majorité de cette production.

À l'heure de la transition énergétique le nucléaire paraît donc être l'énergie de transition toute trouvée pour l’Hexagone. Tout d'abord en ce qui concerne son abondance, comment peut-on imaginer se passer de nucléaire à court terme ? Les choix effectués par l'Allemagne à ce titre sont douloureux et risquent simplement d'augmenter la production d'électricité par combustion de gaz.

Grâce à son abondance et son absence d’émissions de CO2 durant la production, l'énergie nucléaire paraît avoir sa place dans le futur mix énergétique décarboné.

Un des autres avantages généralement cités est sa disponibilité qui est quasi constante (lorsque la centrale est en état de marche). Ce dernier argument est à prendre avec précaution comme nous allons le voir.

Les difficultés liés à la production nucléaire

Le taux de disponibilité des centrales

Évidemment présenté de cette façon le nucléaire paraît sans équivalent. C'est une technologie qui a fait ses preuves en termes de fiabilité et de continuité de service.

Cependant, une centrale n'est utile que si elle est en état de fonctionnement. Mais il s'avère qu'il est courant d'arrêter une centrale pour une opération de maintenance. Plus les centrales prennent de l'âge et plus il est fréquent d'organiser ces opérations. Il est donc tout à fait probable de voir se multiplier les avaries de fonctionnement.

Il existe différentes raisons d'arrêter une centrale en réalité :

• Environ tous les 12 à 18 mois chaque centrale est arrêtée pendant environ un mois par an pour recharger son combustible (uranium) ;
• Tous les 10 ans un examen décennale est réalisée sur le réacteur nucléaire ainsi que sur des éléments importants tels que la cuve, les générateurs de vapeur ou encore enceinte de confinement ;
• Un arrêt fortuit suite à une panne ou un problème technique quelconque ;
• Des contraintes environnementales, lors de période de canicule certaines centrales sont contraintes de s'arrêter pour ne pas faire monter la température déjà élevée des fleuves.

Le taux de disponibilité des centrales est donc un enjeu important. RTE a annoncé qu'en 2020, l’indisponibilité moyenne du parc nucléaire atteint en moyenne 22,3 GW contre 17,8 GW en 2019. La crise sanitaire liée à la Covid-19 a eu un effet important, car les opérations de maintenance initialement prévues ont dû être repoussées.

L'énergie nucléaire peut donc être un moyen de production fiable et propre à condition d'être disponible.

Le grand carénage

Afin de poursuivre sur les raisons d'indisponibilité probables des centrales, il est essentiel d'évoquer le grand carénage. Il s'agit d'un projet d'envergure visant à maintenir en conditions opérationnelles le parc nucléaire.

Engagé depuis 2014 ce projet doit permettre de remplacer des pièces importantes et de réaliser des opérations d'améliorations de sécurité. Enfin ce projet doit assurer la pérennité d'ouvrages au-delà de leurs 40 ans.

On peut donc s'interroger sur la disponibilité réelle de ce moyen de production. Mais il est certain que les opérations sont prévues pour ne pas perturber de façon trop importante la production d'électricité.

Quelles sont les innovations à la rescousse du nucléaire en France et dans le monde ?

Les réacteurs de petits tailles (Small Modulars Reactors SMR)

La récente annonce d'Emmanuel Macron vous a peut-être échappé ces dernières semaines. Elle revêt pourtant une importance particulière. En effet, cette annonce faite dans le cadre du plan France 2020 dénote du grand intérêt qu'à notre gouvernement vis-à-vis du nucléaire.

Une des grandes difficultés rencontrées par le secteur du nucléaire réside dans sa construction. En effet, les coûts peuvent s'allonger et vite devenir incollables. Plusieurs chantiers sont actuellement dans cette situation (Flamanville en France, ou Olkiluoto en Finlande). Les SMR ont l'avantage d'être petits et leur construction prend donc beaucoup moins de temps.

Leurs coûts sont aussi avantageux, car ces réacteurs peuvent être standardisés et ainsi faire diminuer les coûts.

Ces petites centrales peuvent descendre jusqu'à 10 MW de puissance installée (en comparaison les centrales actuelles varient entre 900 et 1400 MW). On peut facilement imaginer que ce nouveau modèle puisse alimenter les besoins en électricité d'une petite ou moyenne ville.

L'ensemble des risques qui sont inhérents à une centrale nucléaire, sont ainsi réduit de par la taille de cette installation. Le fait de pouvoir produire de l'électricité grâce à l’atome permet de produire ensuite de l’hydrogène.

La fusion nucléaire

Aujourd’hui la technologie utilisée dans les centrales est la fission nucléaire. Cela consiste à envoyer un neutron à toute vitesse contre un atome instable. En le faisant éclater, cela produit de l’énergie. C’est une réaction en chaîne qui s'ensuit.

La fusion nucléaire est un procédé différent. Il s’agit de rapprocher deux atomes d’hydrogène (deutérium et tritium) à des températures extrêmement élevées. Lorsque ces noyaux légers fusionnent, le nouveau noyau devient totalement instable. Il éjecte alors des atomes d’hélium et un neutron et par la même occasion beaucoup d’énergie.

C’est la même réaction que l’on observe sur la surface du soleil ou dans les étoiles. La quantité d’énergie produite est considérable. Cette technologie est le successeur désigné de l'énergie nucléaire.

Les évolutions dans ce domaine sont très lentes et avancent progressivement, mais avant de pouvoir l’exploiter

Il est donc en réalité peu probable de voir disparaître cette source d’énergie dans les années à venir. Il est en effet essentiel de garder un moyen de production pilotable et non émetteur de CO2.

Le récent rapport de RTE (Futurs Énergétiques 2050) confirme ces hypothèses en faisant la part belle à l'énergie nucléaire. Il ne faut pas non plus éluder les risques inhérents à cette énergie, qui sont souvent évoqués par ces détracteurs (gestion des déchets, risque de pollution…).

Cette énergie trouvera sa place dans la transition énergétique, en trouvant des réponses aux critiques sociétales qui lui sont adressées.