Centrale nucléaire : fonctionnement, nombre et histoire

Une centrale nucléaire désigne l’ensemble d’un site nucléaire produisant de l’électricité à partir de la fission de noyaux atomiques. Elle se compose d’un ou de plusieurs réacteurs, organisés en tranches nucléaires.

Une centrale nucléaire produit de l'électricité en utilisant la chaleur dégagée par la fission des atomes d'uranium. Cette chaleur transforme de l'eau en vapeur sous pression, qui fait tourner une turbine connectée à un alternateur, générant ainsi de l’électricité. Après avoir fait tourner la turbine, la vapeur est refroidie, condensée en eau et réutilisée dans le cycle.

Les tranches nucléaires

Chaque tranche est constituée :

• d’une partie « nucléaire » comprenant un réacteur nucléaire, enceinte au sein de laquelle une réaction de fission en chaîne est initiée afin de libérer de la chaleur et de générer de la vapeur ;
• d’une partie « électrique » au sein de laquelle la vapeur actionne une turbine couplée à un alternateur, générant ainsi de l’électricité ;
• de bâtiments annexes (salle de commandes, bâtiment dédié au stockage du combustible, etc.).

Une centrale nucléaire inclut en général 2 à 4 réacteurs nucléaires qui sont répartis en tranches d’une puissance unitaire moyenne de 1 000 MW (elle fournit dans ce cas une puissance cumulée de 2 000 à 4 000 MW).

Il est courant que le terme de « centrale » nucléaire soit employé à tort au lieu de « réacteur » nucléaire. Cette confusion peut donc aboutir à des ordres de grandeur biaisés.

Histoire de l'expansion du nucléaire civil

Les années 1940-1950 marquent l'ère de la découverte et des premières applications. L'énergie nucléaire est d'abord utilisée dans un cadre militaire, avec les bombes atomiques. Après la Seconde Guerre mondiale, des recherches civiles émergent, notamment aux États-Unis et en URSS, avec la mise en service des premiers réacteurs expérimentaux.

En 1954, la première centrale nucléaire au monde est raccordée au réseau électrique à Obninsk en Russie.

L’essor industriel débute au début des années 1960 et se poursuit jusqu'à la fin de années 1980. Les premières centrales nucléaires destinées à la production d’électricité voient le jour, comme en Grande-Bretagne et aux États-Unis. Le nucléaire se développe alors rapidement pour répondre à la demande croissante d'énergie, avec une grande adoption en particulier en France, au Japon et en URSS.

Si le parc nucléaire mondial s'étend, la catastrophe de Tchernobyl en 1986 crée une onde de choc mondiale, provoquant un recul dans certains pays et une remise en question de la sûreté nucléaire. Le développement du nucléaire ralentit, mais la demande persiste dans des pays comme la Chine et la Corée du Sud.

Les débats sur le démantèlement, la gestion des déchets et l'acceptation sociale se renforcent. Alors que le coût du nucléaire augmente aussi, l'atome est de plus en plus critiqué. Au cours de la dernière décennie, si certains pays, comme l'Allemagne, amorcent une sortie du nucléaire, d'autres, comme la Chine et la Russie, poursuivent leur expansion. La recherche sur les réacteurs de nouvelle génération se poursuit, en parallèle d'un fort développement des énergies renouvelables.

En France, la crise de l'énergie amorcée en 2021 mène notamment à un retour en force de l'atome et plusieurs projets d'EPR 2 sont annoncés, et seront a priori crées au sein de centrales déjà existantes.

Le parc français de centrales nucléaires

Marcoule, située dans le Gard, est l'un des premiers sites nucléaires français, dédié initialement à la production de plutonium pour des usages militaires. Inaugurée en 1955, elle abrite le réacteur G1, le premier réacteur nucléaire en France. Bien que conçu pour produire du plutonium, il a également contribué à la production d’électricité. Marcoule a marqué le début du programme nucléaire français, et continue de jouer un rôle clé dans le retraitement des déchets et la recherche nucléaire.

La centrale nucléaire de Chinon a été la première en France à être raccordée au réseau électrique en 1963. Dotée de réacteurs UNGG (uranium naturel graphite gaz), Chinon A1 a produit de l’électricité à partir de 1963, devenant un symbole du passage à une production d'énergie civile. Située dans l'Indre-et-Loire, cette centrale a marqué une étape importante dans l'industrialisation du nucléaire en France. Chinon reste toutefois aujourd'hui un site majeur du parc nucléaire français.

En France, il existe 18 centrales en activité, composées en 57 réacteurs. Ceux-ci sont répartis au sein de 18 centrales.

Les 18 centrales nucléaires actuellement en service en France sont :

• Centrale de Gravelines : Située dans le Nord, elle est la plus puissante en France avec six réacteurs en service. Elle produit environ 9 % de l'électricité nucléaire du pays.
• Centrale de Paluel : Localisée en Normandie, cette centrale est équipée de quatre réacteurs et joue un rôle clé dans la production nucléaire française.
• Centrale de Penly : Aussi située en Normandie, cette centrale a deux réacteurs et contribue de manière significative à l'approvisionnement en électricité.
• Centrale de Cattenom : Située en Lorraine, elle dispose de quatre réacteurs et alimente à la fois la France et les pays voisins.
• Centrale de Flamanville : Elle possède trois réacteurs en service : deux d'ancienne génération et le fameux EPR, un réacteur de nouvelle génération.
• Centrale de Tricastin : Située dans la Drôme, elle compte quatre réacteurs et est associée à un site de traitement du combustible nucléaire.
• Centrale de Saint-Alban : Située près de Lyon, elle est dotée de deux réacteurs et alimente une partie importante du sud-est de la France.
• Centrale du Blayais : Cette centrale de quatre réacteurs est située près de Bordeaux et assure une production stable pour l'ouest du pays.
• Centrale de Belleville-sur-Loire : Elle possède deux réacteurs et est située dans le Centre-Val de Loire, fournissant une grande part de l'électricité dans cette région.
• Centrale de Nogent-sur-Seine : Localisée en Champagne-Ardenne, elle est dotée de deux réacteurs et est l'une des plus récentes du parc français.
• Centrale de Chooz : Située dans les Ardennes, cette centrale a deux réacteurs, à proximité des frontières belges.
• Centrale de Civaux : Elle est dotée de deux réacteurs et se trouve dans la Vienne, dans le centre-ouest de la France.
• Centrale de Dampierre : Située dans le Loiret, elle dispose de quatre réacteurs en service.
• Centrale de Golfech : Localisée dans le Tarn-et-Garonne, elle est équipée de deux réacteurs.
• Centrale de Bugey : Située dans l'Ain, près de Lyon, elle est l'une des plus anciennes en France et dispose de quatre réacteurs.
• Centrale de Saint-Laurent-des-Eaux : Localisée dans le Loir-et-Cher, elle possède deux réacteurs en service.
• Centrale de Cruas-Meysse : Située en Ardèche, elle est équipée de quatre réacteurs.
• Centrale de Chinon : Située dans l'Indre-et-Loire, elle compte quatre réacteurs en service.

Localisée près de la frontière allemande, la centrale de Fessenheim de deux réacteurs a été fermée en 2020 après des décennies de service. Ce n'est toutefois pas la première centrale à avoir fermé. C'est la troisième centrale à fermer depuis Brennilis et Creys-Malville.

Le parc mondial de centrales nucléaires

186 centrales sont en service à travers le monde en 2024. Les États-Unis possèdent le plus grand nombre avec 54 centrales, suivis par la France avec 18 et la Chine avec 16. D’autres pays, comme le Japon, la Russie et la Corée du Sud, comptent également plusieurs installations. Certains pays, comme le Bangladesh, l’Égypte, et la Turquie, n’ont actuellement aucune centrale en service, mais envisagent des projets dans ce domaine.