L'Énergie
Nucléaire
Du cœur de l'atome à la prise électrique
Dans chaque gramme d'uranium se cache assez d'énergie thermique pour alimenter une maison pendant plusieurs années. Comment est-ce possible ? La réponse se trouve au cœur même de la matière.
📋 Sommaire
L'atome et son noyau
Avant de comprendre l'énergie nucléaire, il faut regarder à l'intérieur de la matière.
Tout ce qui existe — l'air que tu respires, l'eau que tu bois, ce papier — est constitué d'atomes. Ces atomes sont si minuscules qu'un millimètre en contient environ 10 millions placés côte à côte. Et pourtant, même l'atome n'est pas la plus petite chose qui soit.
Un atome est la plus petite particule d'un élément chimique qui conserve les propriétés de cet élément. Il est constitué d'un noyau central (très dense, très petit) entouré d'un nuage d'électrons (particules chargées négativement). Le noyau lui-même contient des protons (chargés positivement) et des neutrons (sans charge).
Le carbone-12 possède 6 protons, 6 neutrons et 6 électrons. Le noyau est en réalité 100 000 fois plus petit que l'atome — ici, il est agrandi pour être visible !
La taille du noyau : une immensité vide
Voici ce qu'il faut vraiment comprendre, et c'est ce qui va tout changer pour la suite : un atome est en réalité presque entièrement vide.
Si le noyau d'un atome d'hydrogène était une bille de 1 cm posée au centre d'un stade de football, les électrons tourneraient au niveau des gradins les plus éloignés — soit à environ 100 mètres. Entre la bille et les gradins : du vide absolu. Et pourtant, c'est dans cette toute petite bille que se cache une énergie colossale.
* Le rapport réel entre la taille du noyau (~10⁻¹⁵ m) et celle de l'atome (~10⁻¹⁰ m) est d'environ 1 pour 100 000. Un stade de 100 m de rayon donne un bon ordre de grandeur.
En 1909, le physicien néo-zélandais Ernest Rutherford et ses assistants Hans Geiger et Ernest Marsden mènent une expérience devenue légendaire à l'université de Manchester. Ils bombardent une fine feuille d'or avec des particules alpha (des noyaux d'hélium) — des projectiles minuscules lancés à grande vitesse.
Surprise : la plupart des particules traversent la feuille comme si elle n'existait pas ! Mais quelques-unes rebondissent violemment en arrière. Rutherford, abasourdi, écrira plus tard : « C'était aussi incroyable que si vous aviez tiré un obus sur une feuille de papier et que l'obus vous était revenu en pleine figure. »
Sa conclusion, publiée en 1911 : l'atome est presque entièrement vide, avec toute sa masse concentrée dans un noyau minuscule et ultra-dense au centre. Sans cette découverte, il n'y aurait jamais eu d'énergie nucléaire.
| Particule | Où ? | Charge | Masse relative | Rôle clé |
|---|---|---|---|---|
| Proton 🔴 | Dans le noyau | Positive (+) | ≈ 1 | Définit l'élément chimique |
| Neutron ⚪ | Dans le noyau | Nulle (0) | ≈ 1 | Stabilise le noyau |
| Électron 🔵 | Autour du noyau | Négative (−) | ≈ 1/1 836 (quasi nulle) | Réactions chimiques |
L'énergie chimique (celle d'une pile, d'une flamme, d'une explosion de dynamite) vient des électrons — les couches extérieures de l'atome. L'énergie nucléaire, elle, vient du noyau. Et le noyau est environ 1 million de fois plus énergétique que les électrons pour une même quantité de matière. Voilà pourquoi le nucléaire change tout.
✅ Ce qu'il faut retenir du chapitre 1
- L'atome est composé d'un noyau (protons + neutrons) entouré d'électrons
- Le noyau est infiniment petit mais incroyablement dense et énergétique
- L'énergie nucléaire vient du noyau — environ un million de fois plus puissante que l'énergie chimique
- C'est Rutherford qui a découvert l'existence du noyau en 1911
La radioactivité — quand les noyaux sont instables
Certains noyaux sont comme des tours de Jenga mal équilibrées : ils finissent toujours par tomber.
Tous les atomes n'ont pas le même équilibre. Certains ont un noyau parfaitement stable — ils resteront ainsi pour l'éternité. D'autres ont un noyau instable : trop de neutrons, mauvaise proportion de protons… et un jour, ce noyau se transforme spontanément, en libérant de l'énergie. C'est ce qu'on appelle la radioactivité.
La radioactivité est la propriété qu'ont certains noyaux atomiques instables de se transformer spontanément en émettant des rayonnements (particules ou ondes électromagnétiques) jusqu'à atteindre un état stable. C'est un phénomène naturel : la Terre est radioactive depuis sa formation, il y a environ 4,5 milliards d'années.
Les trois types de rayonnements
Quand un noyau instable se transforme, il peut le faire de trois façons différentes. On les nomme Alpha, Bêta et Gamma — comme les premières lettres de l'alphabet grec.
| Rayonnement | Ce qui est émis | Pouvoir de pénétration | Arrêté par… |
|---|---|---|---|
| Alpha (α) | 2 protons + 2 neutrons (noyau d'hélium) | Faible — quelques cm dans l'air | Une feuille de papier |
| Bêta (β) | Un électron (ou positron) très rapide | Moyen — quelques mètres dans l'air | Quelques mm de plastique ou d'aluminium |
| Gamma (γ) | Onde électromagnétique de haute énergie | Très élevé — traverse les corps | Plusieurs cm de plomb ou béton épais |
* Les rayonnements alpha sont les plus ionisants mais les moins pénétrants — dangereux surtout si ingérés ou inhalés.
Le rayonnement alpha est le moins pénétrant (stoppé par du papier) mais le plus ionisant. Le gamma est le plus pénétrant et nécessite du plomb ou du béton épais.
La demi-vie : le compte à rebours des atomes
Chaque élément radioactif a son propre rythme de désintégration. On le mesure avec une notion fondamentale : la demi-vie.
La demi-vie est le temps nécessaire pour que la moitié des atomes radioactifs d'un échantillon se désintègrent. Après une demi-vie, il en reste 1/2. Après deux demi-vies, 1/4. Après dix demi-vies, moins de 0,1 %.
Après chaque demi-vie, exactement la moitié des atomes radioactifs restants se sont désintégrés. C'est une décroissance exponentielle.
| Élément | Demi-vie | Exemple d'usage |
|---|---|---|
| Carbone-14 | 5 730 ans | Datation archéologique |
| Iode-131 | 8 jours | Médecine nucléaire (thyroïde) |
| Césium-137 | 30,17 ans | Accident de Tchernobyl |
| Uranium-238 | 4,47 milliards d'années | Combustible nucléaire |
| Plutonium-239 | 24 100 ans | Déchets nucléaires |
En 1896, le physicien français Henri Becquerel découvre par hasard qu'une roche contenant de l'uranium impressionne une plaque photographique sans lumière. C'est le premier indice. Deux ans plus tard, une jeune scientifique polonaise nommée Maria Skłodowska-Curie — que l'on appellerait bientôt Marie Curie — décide de faire de ce mystère son sujet de thèse. Elle est la première à employer le mot « radioactivité ».
Avec son mari Pierre, elle découvre deux nouveaux éléments radioactifs : le polonium (en hommage à la Pologne, son pays natal) et le radium. Elle sera la première femme à recevoir un prix Nobel, et la seule personne au monde à en obtenir deux dans deux disciplines scientifiques différentes (physique en 1903, chimie en 1911).
La tragédie ? Marie Curie mourut en 1934 d'une anémie aplasique causée par des décennies d'exposition aux rayonnements — à une époque où personne ne savait encore que la radioactivité pouvait détruire les cellules du sang. Ses carnets de laboratoire sont encore aujourd'hui trop radioactifs pour être manipulés sans protection et sont conservés à la Bibliothèque nationale de France dans des boîtes doublées de plomb.
Tu es toi-même légèrement radioactif ! Ton corps contient du potassium-40, un isotope radioactif naturel présent dans tous les aliments riches en potassium (bananes, noix, légumineuses). Les murs de ta maison, le sol sous tes pieds, les rayons cosmiques qui traversent l'atmosphère — tout cela constitue la radioactivité naturelle de fond, à laquelle nous sommes tous exposés en permanence, sans danger pour notre santé à ces niveaux habituels (environ 2,4 millisieverts par an en moyenne en France).
✅ Ce qu'il faut retenir du chapitre 2
- La radioactivité est la transformation spontanée d'un noyau instable avec émission de rayonnements
- Il existe trois types de rayonnements : alpha (peu pénétrant), bêta (moyen), gamma (très pénétrant)
- La demi-vie mesure la vitesse de désintégration — de 8 jours à des milliards d'années
- La radioactivité est naturelle : elle existe depuis la formation de la Terre
La fission nucléaire — briser le noyau
Un gramme d'uranium libère autant d'énergie que 3 tonnes de charbon. Voici pourquoi.
La radioactivité se produit spontanément. Mais les physiciens ont découvert qu'on pouvait aussi provoquer la désintégration d'un noyau lourd en lui envoyant un neutron. Ce processus s'appelle la fission nucléaire, et c'est le cœur de toute l'énergie nucléaire que nous utilisons aujourd'hui.
La fission (du latin fissio, « séparation ») est la réaction au cours de laquelle un noyau lourd et instable — comme l'uranium-235 ou le plutonium-239 — se brise en deux fragments plus petits après avoir capturé un neutron. Cette rupture libère une quantité d'énergie considérable ainsi que 2 à 3 nouveaux neutrons.
Le schéma de la fission de l'uranium-235
Note : les fragments (Krypton-92 et Baryum-141) sont un exemple typique. D'autres combinaisons de fragments sont possibles.
La réaction en chaîne : l'effet dominos du nucléaire
Tu as remarqué ? La fission d'un seul noyau d'uranium libère 2 à 3 neutrons. Ces neutrons vont à leur tour percuter d'autres noyaux d'uranium, qui vont fissionner en libérant encore plus de neutrons… et ainsi de suite. C'est la réaction en chaîne.
Ce schéma simplifie à 2 neutrons par fission pour la lisibilité. En réalité, il en sort 2 à 3 par fission.
Si chaque fission libère en moyenne 2,5 neutrons qui provoquent chacun une nouvelle fission :
Génération 1 : 1 fission → 2,5 neutrons
Génération 2 : 2,5 fissions → ~6 neutrons
Génération 3 : ~6 fissions → ~15 neutrons
Génération 10 : ~9 500 fissions
Génération 20 : ~95 millions de fissions !
Dans une bombe atomique, cette réaction s'emballe en quelques microsecondes. Dans une centrale, on la contrôle précisément pour libérer l'énergie de façon progressive et régulière.
* En réalité, dans un réacteur, de nombreux neutrons sont absorbés ou s'échappent. On maintient un facteur de multiplication exactement égal à 1 : chaque fission ne provoque en moyenne qu'une seule nouvelle fission. C'est la criticité.
Pourquoi tant d'énergie ? E = mc²
La clé de tout se trouve dans une équation célèbre, formulée par Albert Einstein en 1905 : E = mc².
Lors d'une fission, la somme des masses des fragments est légèrement inférieure à la masse du noyau d'origine. Cette infime différence de masse (appelée défaut de masse) n'a pas disparu : elle s'est convertie en énergie pure. c² est le carré de la vitesse de la lumière (≈ 9 × 1016 m²/s²) — un nombre gigantesque. Même une toute petite masse donne donc une énergie immense.
La fission complète d'1 gramme d'uranium-235 libère environ 82 milliards de joules (82 GJ) d'énergie thermique. Pour produire la même quantité d'énergie avec du charbon, il faudrait brûler environ 3 tonnes de charbon — soit 3 millions de fois plus de matière ! C'est la raison pour laquelle le combustible d'une centrale nucléaire pèse quelques tonnes, là où une centrale à charbon en consomme des millions chaque année.
* Attention : dans un réacteur réel, seule une partie de l'uranium-235 fissionne. L'énergie effectivement récupérée sous forme d'électricité est aussi réduite par le rendement thermique de la centrale (~33 %).
Le 2 décembre 1942, sous les gradins du stade de football Stagg Field de l'Université de Chicago, dans une salle de squash reconvertie, le physicien italo-américain Enrico Fermi et son équipe réussissent l'impossible : déclencher et contrôler pour la première fois dans l'histoire une réaction en chaîne nucléaire. Le réacteur — surnommé Chicago Pile-1 — était constitué d'environ 45 tonnes d'oxyde d'uranium et près de 385 tonnes de blocs de graphite, empilés à la main. Fermi contrôlait la réaction avec des barres de cadmium qu'on insérait ou retirait manuellement.
Quand la réaction se stabilisa, l'équipe n'échangea aucun mot. Quelqu'un déboucha simplement une bouteille de Chianti italien. Ce jour-là, l'ère nucléaire avait commencé — en silence, dans un sous-sol.
✅ Ce qu'il faut retenir du chapitre 3
- La fission consiste à briser un noyau lourd (uranium-235) avec un neutron
- Elle libère de l'énergie + 2-3 nouveaux neutrons → réaction en chaîne possible
- L'énergie vient de la conversion d'une infime perte de masse (E = mc²)
- Contrôlée → centrale nucléaire | Non contrôlée → bombe atomique
La centrale nucléaire
De l'uranium dans le sol à l'électricité dans ta prise — un voyage en cinq étapes.
Une centrale nucléaire n'est pas un engin magique. Au fond, son principe est étonnamment simple : elle utilise la chaleur produite par la fission pour faire bouillir de l'eau, produire de la vapeur, et faire tourner une turbine qui génère de l'électricité. Exactement comme une centrale à charbon ou à gaz — sauf que la source de chaleur est un réacteur nucléaire.
Une centrale nucléaire est une installation industrielle qui convertit l'énergie libérée par la fission de noyaux d'uranium en électricité. Elle est composée d'un ou plusieurs réacteurs, de circuits de refroidissement, de turbines et d'alternateurs.
Le cœur de la centrale : le réacteur nucléaire
Les quatre éléments clés du réacteur
| Élément | Matériau utilisé | Rôle |
|---|---|---|
| Le combustible ⚛️ | Uranium enrichi (pastilles de UO₂) | Source de la réaction de fission |
| Le modérateur 💧 | Eau légère (H₂O) | Ralentit les neutrons pour favoriser la fission |
| Les barres de contrôle 🔲 | Alliages de bore ou de hafnium | Absorbent les neutrons → régulent ou arrêtent la réaction |
| Le fluide caloporteur 🌊 | Eau sous pression (~155 bars) | Transporte la chaleur du réacteur vers le générateur de vapeur |
Le combustible nucléaire : de la mine à la pastille
Avant d'entrer dans le réacteur, l'uranium a parcouru un long chemin. L'uranium naturel extrait des mines ne contient que 0,7 % d'uranium-235 (le seul isotope qui fissionne facilement). Le reste (99,3 %) est de l'uranium-238, beaucoup plus stable. Pour fonctionner dans un réacteur, l'uranium doit être enrichi jusqu'à environ 3–5 % d'uranium-235.
L'uranium enrichi est fabriqué en petites pastilles cylindriques d'environ 1 cm de diamètre et 1 cm de haut, pesant environ 7 grammes. Une seule pastille contient autant d'énergie que : environ 800 kg de charbon, ou environ 400 litres de pétrole, ou environ 350 m³ de gaz naturel. Des milliers de ces pastilles sont empilées dans des tubes métalliques appelés crayons combustibles, eux-mêmes regroupés en assemblages combustibles.
* Ces équivalences sont des ordres de grandeur couramment cités par le CEA. Ils supposent une utilisation optimale du combustible.
Les tours de refroidissement : du brouillard, pas de la fumée !
Les grandes tours en forme de cône qu'on voit dans les centrales nucléaires — appelées tours aéroréfrigérantes — ne rejettent pas de la fumée, ni des substances radioactives. Ce qu'elles expulsent est simplement de la vapeur d'eau (de l'eau condensée en nuage). Leur rôle est de refroidir l'eau utilisée pour condenser la vapeur en sortie de turbine, avant de la réutiliser. Certaines centrales n'en ont même pas et refroidissent directement avec l'eau d'un fleuve ou de la mer.
Le type de réacteur utilisé dans toutes les centrales françaises — le réacteur à eau pressurisée (REP) — a été mis au point initialement non pas pour produire de l'électricité, mais pour propulser des sous-marins nucléaires de la marine américaine dans les années 1950. L'amiral Hyman Rickover est considéré comme le père de ce réacteur compact et robuste. La France a ensuite adopté cette technologie pour ses centrales civiles dans les années 1970, construisant un parc de 58 réacteurs standardisés — un choix industriel unique au monde qui permit des économies d'échelle considérables.
✅ Ce qu'il faut retenir du chapitre 4
- La centrale nucléaire utilise la chaleur de la fission pour produire de la vapeur, puis de l'électricité
- Le réacteur contient : combustible (uranium enrichi), modérateur (eau), barres de contrôle, fluide caloporteur
- Les barres de contrôle absorbent les neutrons et permettent de maîtriser la réaction
- Le panache blanc des tours est de la vapeur d'eau — pas de la fumée radioactive
Avantages, risques et grands accidents
Un débat honnête : ni dithyrambe, ni catastrophisme.
L'énergie nucléaire est l'une des plus débattues au monde. Comme toute source d'énergie, elle a des atouts réels et des inconvénients sérieux. Un citoyen éclairé — c'est-à-dire toi, dans quelques années — doit connaître les deux faces de la médaille pour se forger une opinion informée.
La comparaison honnête avec les autres énergies
Les études comparant la mortalité par source d'énergie (morts par TWh produit, accidents + pollution inclus) montrent que le nucléaire figure parmi les sources d'énergie les moins mortelles au monde — comparable à l'éolien et au solaire, et loin devant le charbon. Le charbon serait responsable de centaines de milliers de morts prématurées par an dans le monde rien que par sa pollution atmosphérique. Cela ne veut pas dire que le nucléaire est sans risque — mais que la perception du risque nucléaire est souvent disproportionnée par rapport au risque statistique réel.
Les déchets radioactifs : le problème à long terme
La fission de l'uranium produit des déchets radioactifs hautement dangereux. En France, les déchets les plus dangereux (haute activité à vie longue) représentent environ 3 % en volume de l'ensemble des déchets nucléaires mais concentrent 96 % de la radioactivité totale. Le problème est leur durée de vie : certains restent dangereux pendant des dizaines de milliers d'années.
La solution envisagée en France est l'enfouissement géologique profond (projet Cigéo, à environ 500 mètres de profondeur dans la roche argileuse de la Meuse/Haute-Marne). Il n'existe pas encore de solution définitive unanimement adoptée dans le monde.
Tchernobyl (1986) — L'accident qui a changé le monde
Dans la nuit du 25 au 26 avril 1986, lors d'un test de sécurité mal préparé, le réacteur n°4 de la centrale de Tchernobyl (en Ukraine, alors en URSS) explose. La cause : une combinaison de défauts de conception du réacteur (de type RBMK, très différent des réacteurs français) et d'erreurs humaines graves, notamment la désactivation de systèmes de sécurité automatiques.
L'incendie brûle pendant 10 jours. Des quantités massives de matières radioactives sont projetées dans l'atmosphère. 134 travailleurs et pompiers développent le syndrome d'irradiation aiguë ; 28 d'entre eux meurent dans les mois suivants. Une zone d'exclusion de 30 km est instaurée autour de la centrale. La ville de Pripyat, qui comptait environ 50 000 habitants, est évacuée en moins de 36 heures.
L'accident reçut la note maximale sur l'échelle internationale des événements nucléaires : niveau 7 (sur 7).
Fukushima (2011) — La leçon japonaise
Le 11 mars 2011, un séisme de magnitude 9,0 déclenche un tsunami gigantesque qui dévaste la côte nord-est du Japon. À la centrale de Fukushima Daiichi, les vagues submergent les générateurs de secours. Sans électricité, le refroidissement des réacteurs s'arrête. Trois cœurs de réacteur fondent partiellement. Des explosions d'hydrogène soufflent les bâtiments.
L'accident est aussi classé niveau 7. Environ 154 000 personnes sont évacuées. Aucun décès direct par irradiation n'a été attribué à l'accident à ce jour, mais les études épidémiologiques à long terme sont encore en cours. En revanche, le stress de l'évacuation a causé plusieurs centaines de décès indirects, principalement chez des personnes âgées et malades.
| Critère | Tchernobyl (1986) | Fukushima (2011) |
|---|---|---|
| Cause | Erreur humaine + défaut de conception | Catastrophe naturelle (séisme + tsunami) |
| Type de réacteur | RBMK (soviétique) | BWR (eau bouillante, conception américaine) |
| Niveau INES | 7 / 7 | 7 / 7 |
| Décès directs | 28 (syndrome aigu d'irradiation) | 0 (par irradiation directe) |
| Évacuation | ~350 000 personnes | ~154 000 personnes |
| Confinement | Non (réacteur ouvert, pas d'enceinte) | Partiel (enceintes endommagées) |
* Les estimations de morts à long terme (cancers liés aux radiations) varient considérablement selon les sources et les méthodologies utilisées.
Pour comparer objectivement les sources d'énergie, un physicien utilise des grandeurs mesurables : combien d'énergie un kilogramme de combustible contient-il ? Quelle fraction du temps la centrale produit-elle réellement ? Combien de surface faut-il mobiliser ? Voici les données.
| Source | Densité énergétique du combustible | Facteur de charge * | Surface au sol (ha / TWh / an) | Pilotable ? |
|---|---|---|---|---|
| Nucléaire (fission) | ~ 82 000 000 MJ/kg (U-235 pur) | ~75–90 % | ~3 | Oui (base) |
| Charbon | ~24 MJ/kg | ~50–85 % | ~160 | Oui |
| Gaz naturel | ~55 MJ/kg | ~30–60 % | ~75 | Oui (très réactif) |
| Solaire PV | — (pas de combustible) | ~10–25 % | ~450 | Non (intermittent) |
| Éolien terrestre | — (pas de combustible) | ~20–35 % | ~1 200 ** | Non (intermittent) |
| Hydraulique | — (énergie potentielle de l'eau) | ~30–55 % | variable (réservoir) | Oui (très réactif) |
* Le facteur de charge mesure le rapport entre l'énergie réellement produite et l'énergie maximale théorique sur un an. Un facteur de 25 % signifie que la source ne produit, en moyenne, que le quart de sa capacité maximale.
** L'éolien occupe peu de sol en fondations, mais nécessite un large espacement entre les mâts. Les terres entre les éoliennes restent utilisables (agriculture, pâturage).
Sources : données de densité énergétique issues de manuels de physique standard ; facteurs de charge et surfaces : USGS, RTE, AIE.
Ce tableau montre des propriétés physiques, pas des jugements de valeur. La densité énergétique colossale de l'uranium (des millions de fois supérieure au charbon) explique pourquoi une centrale nucléaire consomme quelques dizaines de tonnes de combustible par an là où une centrale à charbon en brûle plusieurs millions. L'intermittence du solaire et de l'éolien n'est pas un défaut moral — c'est une propriété physique qui impose de prévoir du stockage ou des sources complémentaires pilotables. Chaque source a ses contraintes physiques propres. C'est en les connaissant que l'on peut raisonner.
✅ Ce qu'il faut retenir du chapitre 5
- Avantages : densité énergétique colossale (millions de fois supérieure au charbon), facteur de charge élevé (~75–90 %), très peu de surface au sol (~3 ha/TWh/an)
- Inconvénients : déchets haute activité à vie longue (milliers d'années), risque d'accident grave (2 accidents de niveau 7 en 70 ans), coûts et délais de construction élevés
- Tchernobyl (1986) : erreur humaine + défaut de conception | Fukushima (2011) : catastrophe naturelle
- Chaque source d'énergie a des contraintes physiques mesurables (densité, intermittence, surface, déchets) — les connaître permet de raisonner
La France, la fusion et l'avenir
La France est championne du monde du nucléaire civil. Et le Soleil nous montre peut-être la voie.
La France : un choix stratégique unique au monde
Après le choc pétrolier de 1973, la France décide de se doter d'une indépendance énergétique. Le gouvernement lance le programme nucléaire civil le plus ambitieux du monde. En quelques décennies, la France construit 58 réacteurs nucléaires — tous de type REP, standardisés — répartis sur 19 sites de production.
Pendant des décennies, la France a produit environ 75 % de son électricité grâce au nucléaire — la part la plus élevée de tous les pays au monde. En 2022, une série de problèmes de maintenance et de corrosion sous contrainte dans plusieurs réacteurs a fait chuter cette part à environ 63 %. Depuis, la production a retrouvé un niveau plus élevé. La France exporte régulièrement de l'électricité vers ses voisins européens grâce à cette capacité de production.
| Pays | Part du nucléaire | Nombre de réacteurs |
|---|---|---|
| 🇫🇷 France | ~65–75 % | 56 en service |
| 🇸🇰 Slovaquie | ~60 % | 5 |
| 🇺🇦 Ukraine | ~55 % | 15 |
| 🇺🇸 États-Unis | ~18 % | 93 (plus grand parc mondial) |
| 🇩🇪 Allemagne | 0 % | 0 (arrêt total en avril 2023) |
| 🇯🇵 Japon | ~8–12 % | Redémarrage progressif post-Fukushima |
* Les pourcentages fluctuent selon les années et l'arrêt ou le redémarrage de réacteurs. La Slovaquie a démarré un 5ᵉ réacteur en 2023.
La fission, c'est bien. La fusion, c'est le rêve.
Tout ce que nous avons vu jusqu'ici — radioactivité, fission, centrales nucléaires — concerne la fission : casser des noyaux lourds. Mais la physique offre une autre voie, encore plus puissante et plus propre : la fusion nucléaire.
La fusion est le processus inverse de la fission : au lieu de casser un noyau lourd, on assemble deux noyaux légers (typiquement du deutérium et du tritium, deux formes d'hydrogène) pour former un noyau plus lourd, en libérant une énergie considérable. C'est exactement ce qui se passe au cœur du Soleil et de toutes les étoiles — c'est la source de toute leur lumière et de toute leur chaleur.
D = deutérium (1 proton + 1 neutron) | T = tritium (1 proton + 2 neutrons). La fusion nécessite des températures de plus de 150 millions de °C.
ITER : le projet qui veut imiter le Soleil
À Cadarache, dans les Bouches-du-Rhône (France), 35 pays ont uni leurs forces pour construire le plus grand réacteur à fusion jamais conçu : ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). Ce projet colossal réunit l'Union européenne, les États-Unis, la Russie, la Chine, l'Inde, le Japon et la Corée du Sud.
Pour réaliser la fusion, il faut chauffer un gaz (plasma) à plus de 150 millions de degrés Celsius — soit environ dix fois la température du cœur du Soleil — et le confiner avec des champs magnétiques puissants dans un engin en forme de tore (de beignet) appelé tokamak.
ITER n'est pas encore une centrale : c'est un démonstrateur. Son objectif est de prouver qu'on peut produire plus d'énergie qu'on n'en injecte — ce qu'on appelle le gain énergétique net. S'il réussit, ITER ouvrirait la voie à la première centrale à fusion commerciale dans les années 2060–2070.
On dit souvent que la fusion nucléaire est « l'énergie du futur — et elle le sera toujours ». Cette plaisanterie traduit les 70 ans de difficultés techniques colossales rencontrées. Mais en décembre 2022, le National Ignition Facility (NIF) aux États-Unis a annoncé avoir obtenu pour la première fois plus d'énergie de fusion en sortie que d'énergie laser en entrée — une percée historique, même si l'énergie totale consommée par l'installation restait bien supérieure. La fusion n'est peut-être plus tout à fait l'énergie « du futur »…
✅ Ce qu'il faut retenir du chapitre 6
- La France produit environ 65–75 % de son électricité avec le nucléaire — un record mondial
- La fusion nucléaire assemble des noyaux légers — c'est le principe du Soleil
- ITER, construit en France, est le plus grand démonstrateur de fusion nucléaire de l'histoire
- En 2022, pour la première fois, une expérience de fusion a produit plus d'énergie de fusion qu'elle n'avait reçu d'énergie laser
🧠 Quiz — Teste tes connaissances !
10 questions pour vérifier ce que tu as retenu. Couvre les réponses en bas pour jouer honnêtement !
✅ Réponses
🏆 10/10 : Futur physicien nucléaire ! | 7-9/10 : Excellent niveau. | 5-6/10 : Bien, relis les chapitres 3 et 4. | < 5/10 : Recommence depuis le début, tu peux le faire !
📚 Lexique des termes importants
Tous les mots clés du cours expliqués simplement.
⚛️ Cours rédigé avec rigueur scientifique — Sources : CEA, IRSN, AIEA, ASN, ITER Organization
Tout arrondi ou simplification est signalé dans les notes de bas de page.