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Fiches Pédagogiques Parc nucléaire mondial (production d’électricité)
Fessenheim (centrale nucléaire)
Principes de fonctionnement d'un réacteur nucléaire
Questions et Réponses Comment sont répartis les réacteurs nucléaires dans l’Union européenne ?
Quel est le plus ancien réacteur nucléaire au monde encore en activité ?
Idées reçues « 3/4 de l’énergie consommée en France est d’origine nucléaire »
« La France possède le premier parc nucléaire au monde »
« Nucléaire : une centrale ou un réacteur, c’est la même chose » Dernières parutions du site
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Parc nucléaire français	Définition et catégories
Avec une capacité installée de 63,1 GW, le parc nucléaire français est le deuxième plus important parc au monde en puissance, derrière celui des États-Unis. En 2012, il a produit 404,9 TWh d’électricité, soit 74,8% de la production totale d’électricité en France(1).
Il compte 58 réacteurs nucléaires en fonctionnement répartis sur 19 sites, 12 réacteurs arrêtés dont 9 actuellement en cours de démantèlement. Une des particularités du parc est sa standardisation : tous les réacteurs nucléaires actuellement en fonctionnement sont des réacteurs à eau pressurisée (REP).
﻿Répartition des réacteurs du parc nucléaire français (©Connaissance des Énergies)﻿
Fonctionnement technique ou scientifique
Réacteurs en fonctionnement
Le parc nucléaire français en exploitation est composé de 58 réacteurs de la filière REP, dits réacteurs de « deuxième génération ».
La standardisation du parc français s’est organisée en paliers successifs. Ces paliers respectent les mêmes principes et la même architecture industrielle mais tiennent compte des leçons tirées de l’exploitation et optimisent la puissance des réacteurs.
C’est ainsi que les 58 tranches sont classés en 5 « paliers »(2) :
34 réacteurs de près de 900 MWe :
Palier CP0 : 6 réacteurs (4 dans le Bugey et 2 à Fessenheim). Ce sont les plus anciens réacteurs en service ;
Palier CPY : 28 réacteurs (Blayais, Dampierre-en-Burly, Gravelinee, Tricastin, Chinon, Cruas-Meysse et Saint-Laurent-des-Eaux).
20 réacteurs de de près de ﻿1300 MWe :
Palier P4 : 8 réacteurs (Flamanville, Paluel et Saint-Alban) ;
Palier P’4 : 12 réacteurs (Belleville, Cattenom, Golfech, Nogent-sur-Seine et Penly).
4 réacteurs de de près de ﻿1450 MWe :
Palier N4 : 2 réacteurs à Chooz et 2 à Civaux, dont le dernier a été raccordé au réseau électrique fin 1999. Ce sont les réacteurs les plus récents.
Le palier CPY se distingue du palier CP0 par des améliorations mineures de divers circuits, ainsi que par un pilotage d’exploitation plus souple.
Les paliers P4 et P’4 se distinguent du palier CPY par la puissance du réacteur, accompagné d’un circuit primaire à 4 générateurs de vapeur. De plus, leur enceinte de confinement est composée d’une double paroi en béton, au lieu d’une seule doublée d’une peau d’étanchéité en acier pour le palier CPY.
Enfin, le palier N4 se différencie des paliers précédents par la conception de ses générateurs de vapeur et des pompes primaires, ainsi que par l’utilisation de technologie numérique pour le pilotage des réacteurs(3).
Réacteur en construction
Un réacteur de 1 600 MWe est en construction à Flamanville : l’EPR (European Pressurized Water Reactor), un réacteur évolutionnaire de « 3e génération ». Celui-ci bénéficiera d'un niveau de sûreté accru, comprenant plusieurs circuits de sûreté, 2 épaisseurs d’enceinte de confinement avec peau d’étanchéité, un système de récupération du corium en cas de fonte du cœur ainsi que des redondances accrues pour les systèmes de sécurité et de contrôle commande.
Réacteurs déclassés
12 réacteurs ne sont plus en fonctionnement. Ils appartiennent à d’autres filières que les REP. Parmi eux :
9 réacteurs graphite-gaz (réacteurs 1ère génération) : ils ont été développés dans les années 1950 pour assurer l’indépendance énergétique française ;
1 réacteur gaz-eau lourde (réacteur 1ère génération) : la centrale de Brennilis, en fonctionnement de 1967 à 1985, est la seule à avoir utilisé ce type de réacteur en France ;
2 réacteurs à neutrons rapides (réacteurs expérimentaux) : le premier est le réacteur de recherche Phénix, construit en 1968 et arrêté en 2009. Le deuxième est le réacteur Superphénix. Mis en service en 1985, il est arrêté en 1997.
Enjeux par rapport à l'énergie
Allongement de la durée d'exploitation et sûreté
Alors que les premières centrales en fonctionnement atteignent leur 30e année de production, l’allongement de la durée d'exploitation des réacteurs est un enjeu économique majeur. La réglementation française ne fixe pas de durée de vie maximale. EDF doit faire valider tous les 10 ans une autorisation d'exploitation, délivrée par l’ASN (Autorité de Sûreté Nucléaire) après une visite approfondie des installations. Les centrales ont été initialement conçues pour fonctionner au moins 30 ans et EDF envisage de les faire fonctionner jusqu’à 50 ou 60 ans, à la lumière de leur état actuel(4).
Pour obtenir les autorisations de rallongement de durée de vie des réacteurs, EDF doit démontrer que le vieillissement des composants de réacteur est prévisible et maîtrisé. Plusieurs mécanismes spécifiques au nucléaire tels que la fragilisation et le gonflement des aciers sous irradiation ainsi que la corrosion sous rayonnement ont fait et continuent à faire l’objet d’études. Une attention particulière est portée aux cuves des réacteurs, à l'étanchéité de la paroi en béton du bâtiment ainsi qu'à celle du circuit primaire caloporteur et modérateur.
En 2010, l’ASN a par exemple autorisé une poursuite de l’exploitation de plusieurs réacteurs de 900 MW dépassant 30 années d’exploitation (Fessenheim 1, Bugey 2, Tricastin 1) pour 10 années supplémentaires(5). Les enseignements de l’accident de Fukushima pourraient relancer le débat sur le vieillissement des centrales. Suite à l'accident, l’ASN a demandé à EDF de faire évoluer la sûreté des anciens réacteurs pour la rapprocher de celle des EPR : un investissement d'environ 600 millions d’euros par réacteur(6).
Sécurité énergétique
Les 58 réacteurs ont été pour l’ensemble mis en service en 15 ans seulement (1978-1993). Leur mise à l’arrêt devrait donc intervenir dans un temps équivalent, avec pour conséquence potentielle une baisse drastique de la capacité électrique en France, sauf construction de nouvelles centrales ou rallongement de la durée d'exploitation des réacteurs actuels. Actuellement, il est envisagé de porter de 30 à 40 ans cette durée de vie, voire au delà, ce qui repousserait l’arrêt des plus anciens réacteurs à 2018.
Démantèlement
En 2013, 9 réacteurs sont en cours de démantèlement, soit la plupart des 12 réacteurs définitivement arrêtés à ce jour. Ce démantèlement s'effectue sur une longue période (plus de 10 ans) et présente de nombreux enjeux pour EDF : les risques liés à la perte de mémoire de conception et d'exploitation des réacteurs, la coordination des travaux et la gestion des déchets radioactifs(7). L'ASN préconise ainsi une stratégie de démantèlement immédiat dès la mise à l'arrêt d'une centrale. Ceci constitue une difficulté : la décroissance radioactive des matériaux irradiés n’ayant pas pu s’opérer, il convient de travailler en milieu radioactif avec beaucoup plus de protections.
Acteurs majeurs
EDF a assuré l’architecture industrielle et la maîtrise d’ouvrage de toutes les centrales graphite–gaz et REP construites en France.
Areva : conception et construction des réacteurs nucléaires ; activités d’extraction minière de l’uranium; fabrication du combustible nucléaire ; approvisionnement des centrales en combustible.
Alstom Power : conception et construction de « l’îlot conventionnel » de chaque réacteur d’EDF, comprenant la turbine à vapeur, l’alternateur, le condenseur, les séparateurs-surchauffeurs et les équipements qui assurent la transformation de la vapeur produite en électricité.
Les entreprises de BTP (Bouygues, Vinci) : fourniture des parties et des matériaux non-nucléaires des centrales (ciment, béton, tuyaux…) Il y a aussi un important tissu industriel, tel que le Pôle Nucléaire Bourgogne(8).
Exploitants
EDF : société anonyme à capitaux publics, exploitant de l’intégralité des 58 réacteurs nucléaires en France. EDF est présent sur l’ensemble des métiers de l’électricité.
CEA : organisme public de recherche nucléaire et de développement, exploitant des réacteurs expérimentaux.
Organismes de Contrôle
ASN : autorité administrative indépendante de l’Etat qui assure la réglementation, le contrôle de la sécurité et de la sûreté des installations nucléaires en France (de recherche, de production électrique, de retraitement et de stockage des matières fissiles), ainsi que le contrôle des exploitants.
Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN) : expert public en matière de risques nucléaire et radiologique, effectue des mesures du niveau de la radioactivité.
EDF : responsable de la maintenance des centrales et du réexamen régulier de la sûreté des installations. Ces examens donnent lieu à un rapport adressé à l’ASN et aux ministres compétents.
Unités de mesure et chiffres clés
La France atteint un taux d’indépendance énergétique de 48,5% en 2012(9). Ce taux résulte du rapport entre la production nationale d’énergie primaire et la consommation nationale en énergie primaire non corrigée des variations climatiques﻿ sur la même année(10). Le parc nucléaire français contribue en grande partie à réhausser ce taux.
Chaque mois, un réacteur de 900 MWe peut alimenter en électricité environ 500 000 foyers français.
Passé et présent
Les premiers réacteurs (de 1e génération) ont été construits en France dans les années 1950 et 1960. La centrale de Marcoule a été la première à être mise en service en 1956. Les 11 réacteurs de cette génération fonctionnaient à l’uranium naturel et faisaient partie des filières graphite-gaz, eau légère ou gaz-eau lourde. Ils sont aujourd’hui tous à l’arrêt.
L'installation du parc nucléaire français actuel a principalement eu lieu dans les années 1970 à 1980, en réponse au choc pétrolier de 1973. En 1974, afin de garantir une meilleure indépendance énergétique, le gouvernement met en place un vaste programme de construction de centrales nucléaires. La deuxième génération de réacteurs est lancée en 1977, avec l'installation des 58 réacteurs actuels en 25 ans. Le plus ancien réacteur REP encore en service est Fessenheim 1 (raccordé au réseau en 1977). Le dernier est le réacteur Civaux 2 (1999).
Le parc nucléaire français a une moyenne d’âge de 25 ans. Au niveau mondial en 2013, la moyenne d’âge des réacteurs nucléaires est de 28 ans.
Évolution de la puissance installée cumulée du parc nucléaire français (incluant la possible intégration des 2 EPR, ©CDE﻿ d'après source observatoire-électricité)
Zone de présence ou d'application
Pour fonctionner, les centrales nucléaires ont besoin d’une source d'eau froide. Elles sont donc situées au bord de mer ou de cours d’eau.
D'autres facteurs sont pris en compte tels que les conditions géologiques des sous-sols, les risques sismiques, la proximité d’autres installations industrielles à risques, ainsi que l’environnement général : risques d’inondations et de crues, densité du trafic aérien, etc.(11)
Les choix définitifs des sites se font en fonction des besoins en énergie des régions : plusieurs réacteurs sont situés dans la Vallée du Rhône, dans le but d’alimenter l’industrie en région Rhône-Alpes, d’autres en Normandie et en bord de Loire pour alimenter la région parisienne.
En 2012, 79% de la production d’électricité nucléaire en France était assurée par 6 régions(12) :
Rhône-Alpes : 22,3% ;
Centre : 20,2% ;
Haute-Normandie : 12,7% ;
Champagne-Ardenne : 8,5%﻿ ;
Nord-Pas-de-Calais : 7,9% ;
Lorraine : 7,4% ;
Autres régions : 21%.
Dans l’hypothèse d’une durée de vie de 40 ans des centrales existantes, la plupart d'entre elles devront être fermées et éventuellement renouvelées durant les années 2020.
Afin d’assurer un renouvellement de son parc, EDF pourrait se tourner vers la 3e génération de réacteurs, qui devraient être opérationnels d’ici 2020 : les EPR. Ils sont dotés d’un meilleur rendement de production électrique (rendement de 36 à 37%, à comparer avec le rendement de 33% des REP actuels), d'une utilisation plus efficace du combustible (diminution de 17% de la consommation d’uranium enrichi par rapport aux réacteurs REP de 1 300 MW), d’une durée de vie prévue pour 60 ans et d’un niveau de sûreté accru.
Le premier EPR est en construction à Flamanville et devrait être mis en service en 2016. Le projet d’un second EPR à Penly est en suspens, le président François Hollande s'étant opposé à la construction au cours de son mandat jusqu'en 2017. Le réacteur EPR pourrait réduire la probabilité d’un accident grave avec fusion du coeur de 1 pour 100 000 ans à 1 pour 1 000 000 ans.
De plus, les recherches internationales en cours visent à développer des réacteurs nucléaires de 4e génération, qui constitueraient une rupture en terme de rendement, de longévité et de sûreté. Ils pourraient être mis en service vers 2040.
Définition et catégoriesFonctionnementEnjeuxActeurs majeursUnités et chiffres clésPassé et présentZone de présenceFutur
Le parc nucléaire français en exploitation est composé de 58 réacteurs de la filière REP. Un réacteur EPR de 1 600 MWe est actuellement en construction à Flamanville. EDF doit faire valider tous les 10 ans une autorisation d'exploitation des centrales, délivrée par l’ASN. 29 juill. 2013(1) Bilan électrique 2012, RTE(2) ASN, Les centrales nucléaires(3) ASN, Rapport d’activité 2002(4) EDF, Rapport d'activité et de développement durable 2011(5) Ibid. (6) La Tribune(7) ASN, Dossier : le démantelement des installations nucléaires(8) MEDDE, Acteurs institutionnels français(9) Bilan énergétique de la France pour 2011, Commissariat général au développement durable(10) Ibid.(11) EDF, En direct de nos centrales(12) EDF, Panorama de l'électricité remonter
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