Une centrale nucléaire sert avant tout à produire de l’électricité en grande quantité, de manière continue et bas carbone. En France, 57 réacteurs répartis sur 18 sites fournissent environ 70% de notre électricité. Mais comment fonctionne concrètement cette production et pourquoi le nucléaire reste un pilier de notre système énergétique ?
La fonction principale : produire de l’électricité en continu
Le rôle premier d’une centrale nucléaire est simple : transformer de l’énergie en électricité pour alimenter le réseau national. Un seul réacteur peut fournir l’électricité nécessaire à plus d’un million d’habitants. À l’échelle du pays, cela représente une capacité installée considérable.
Contrairement aux énergies renouvelables comme l’éolien ou le solaire, la production nucléaire est pilotable. Elle fonctionne 24 heures sur 24, 365 jours par an, indépendamment des conditions météorologiques. Cette disponibilité permanente garantit la stabilité du réseau électrique et répond aux pics de consommation, notamment en hiver.
Les centrales françaises produisent chaque année entre 350 et 400 TWh d’électricité. Pour visualiser cette échelle : l’équivalent de la consommation de tous les foyers, entreprises et infrastructures du territoire. Sans ce socle de production stable, maintenir l’équilibre entre offre et demande serait un défi quotidien.
La France compte 18 sites de production nucléaire, implantés principalement en bordure de cours d’eau ou en bord de mer. Cette localisation n’est pas anodine : elle permet d’utiliser l’eau comme source de refroidissement, élément indispensable au fonctionnement des installations.
Comment ça marche en résumé : de la chaleur à l’électricité
Une centrale nucléaire est avant tout une centrale thermique. Comme une centrale à charbon ou à gaz, elle produit de l’électricité à partir de chaleur. La différence réside dans la source de cette chaleur : la fission nucléaire plutôt que la combustion de matières fossiles.
Le principe est le suivant. Au cœur du réacteur, des atomes d’uranium 235 sont bombardés par des neutrons. Ils se cassent en deux fragments plus petits, libérant une quantité colossale d’énergie sous forme de chaleur. Cette réaction, maîtrisée grâce à des barres de contrôle, se propage en chaîne et génère des températures atteignant 320°C.
Cette chaleur sert à chauffer de l’eau qui circule dans le réacteur. L’eau se transforme en vapeur. La vapeur est ensuite dirigée vers une turbine, un gigantesque cylindre équipé de milliers de pales. Sous la pression de la vapeur, la turbine tourne à grande vitesse.
La turbine entraîne un alternateur, une machine qui transforme l’énergie mécanique en énergie électrique. C’est exactement le même principe qu’une dynamo de vélo, mais à une échelle industrielle : une masse de 150 tonnes tournant à haute vitesse produit un courant alternatif.
L’électricité ainsi générée est ensuite acheminée vers le réseau grâce à des transformateurs qui élèvent la tension. Elle parcourt des centaines de kilomètres avant d’arriver dans les foyers, les entreprises et les infrastructures.
Un chiffre permet de saisir l’efficacité de l’uranium : 1 gramme d’uranium produit autant d’énergie que la combustion d’une tonne de pétrole. Cette densité énergétique exceptionnelle explique pourquoi quelques dizaines de tonnes de combustible suffisent à alimenter un réacteur pendant plusieurs années.
Pourquoi utiliser le nucléaire plutôt qu’autre chose ?
Une énergie bas carbone
Le nucléaire émet 12 grammes de CO₂ par kilowattheure produit, en comptant l’ensemble du cycle de vie (extraction, construction, exploitation, démantèlement). À titre de comparaison, une centrale à charbon émet 820 grammes de CO₂/kWh, soit près de 70 fois plus.
Cette performance en fait l’une des sources d’électricité les moins émettrices, au même niveau que l’éolien ou l’hydraulique. Dans le contexte de la lutte contre le réchauffement climatique, cette caractéristique est déterminante. La France doit réduire ses émissions de gaz à effet de serre, et l’électricité bas carbone joue un rôle central dans cette transition.
Les centrales nucléaires ne rejettent ni particules fines, ni dioxyde d’azote, ni dioxyde de soufre dans l’atmosphère. Les panaches blancs visibles au sommet des tours de refroidissement ne sont que de la vapeur d’eau, inoffensive pour l’environnement et la santé. Aucune fumée, aucune combustion, aucune pollution atmosphérique.
Grâce au nucléaire, plus de 90% de l’électricité française est bas carbone, en combinant l’atome et les énergies renouvelables. Cette performance place la France parmi les pays les moins émetteurs de CO₂ par habitant en Europe pour la production électrique.
Une production stable et prévisible
L’électricité nucléaire est pilotable. Contrairement au solaire qui ne produit pas la nuit ou à l’éolien qui dépend du vent, une centrale nucléaire fournit de l’électricité en continu, quelles que soient les conditions météorologiques.
Cette stabilité est essentielle pour équilibrer le réseau. La consommation électrique varie fortement selon l’heure de la journée, la saison et les activités économiques. Les centrales nucléaires peuvent moduler leur production pour répondre à ces fluctuations, même si cette modulation reste moins souple que celle des centrales à gaz.
Le nucléaire contribue également à l’indépendance énergétique du pays. Produire son électricité localement réduit la dépendance aux importations de gaz, de charbon ou de pétrole. Dans un contexte géopolitique incertain, cette autonomie représente un atout stratégique majeur.
La France exporte même une partie de son électricité vers ses voisins européens. En 2023, le pays a exporté plusieurs dizaines de TWh, renforçant l’interconnexion des réseaux et participant à la sécurité d’approvisionnement à l’échelle continentale.
Une densité énergétique exceptionnelle
Une centrale nucléaire occupe relativement peu d’espace pour la quantité d’électricité produite. Un site de quelques centaines d’hectares génère autant d’énergie que des milliers d’éoliennes réparties sur des dizaines de kilomètres carrés.
Cette compacité limite l’artificialisation des sols et préserve les espaces naturels ou agricoles. Pour un pays comme la France, où la densité de population est élevée, cet argument pèse dans les choix d’aménagement du territoire.
La quantité de matière première nécessaire est également minime comparée aux énergies fossiles. Une centrale à charbon consomme des millions de tonnes de combustible chaque année. Une centrale nucléaire fonctionne avec quelques dizaines de tonnes d’uranium enrichi, rechargées tous les 12 à 18 mois.
Au-delà de l’électricité : autres usages du nucléaire
Si la production électrique reste la fonction principale, les centrales nucléaires peuvent également fournir de la chaleur industrielle. Certaines installations, comme la centrale suisse de Gösgen, alimentent des papeteries en vapeur. Cela permet d’économiser des milliers de tonnes de fuel et d’éviter des dizaines de milliers de tonnes de CO₂ chaque année.
En France, des projets de cogénération sont à l’étude pour valoriser la chaleur produite par les futurs réacteurs. Cette chaleur pourrait alimenter des réseaux urbains, des serres agricoles ou des procédés industriels nécessitant de hautes températures.
L’énergie nucléaire a également transformé la médecine moderne. La radiothérapie, utilisée pour traiter les cancers, repose sur des sources radioactives produites dans des réacteurs. Les examens d’imagerie médicale comme les scintigraphies utilisent des isotopes radioactifs à courte durée de vie, fabriqués spécifiquement pour ces usages.
Dans le domaine de la recherche scientifique, les réacteurs permettent d’étudier la structure de la matière, de développer de nouveaux matériaux ou de tester des technologies. Les neutrons produits lors de la fission servent d’outils d’analyse extrêmement puissants.
Enfin, le nucléaire pourrait jouer un rôle dans la production d’hydrogène bas carbone. En utilisant l’électricité nucléaire pour électrolyser l’eau, on obtient de l’hydrogène sans émissions de CO₂. Cette filière intéresse les industriels qui cherchent à décarboner leurs procédés.
Les enjeux actuels et perspectives
Le parc nucléaire français vieillit. La plupart des réacteurs ont été construits entre 1978 et 2000. L’Autorité de sûreté nucléaire (ASN) examine régulièrement leur état et accorde des autorisations de fonctionnement par périodes de dix ans, après des contrôles approfondis.
Le grand carénage, lancé par EDF, vise à moderniser les installations pour prolonger leur durée de vie jusqu’à 50 ou 60 ans. Ce programme représente un investissement de plusieurs dizaines de milliards d’euros. Il inclut le remplacement de composants, le renforcement de la sûreté et la mise aux normes post-Fukushima.
La loi sur l’énergie et le climat de 2019 prévoit de réduire la part du nucléaire à 50% de la production électrique d’ici 2035. Cet objectif suppose de développer massivement les énergies renouvelables tout en maintenant un socle nucléaire suffisant pour garantir la stabilité du réseau.
En parallèle, l’État a annoncé la construction de six nouveaux réacteurs EPR2, avec une option pour huit autres. Ces réacteurs de nouvelle génération promettent une meilleure sûreté, une durée de vie de 60 ans et une construction simplifiée par rapport aux EPR de première génération.
Les petits réacteurs modulaires (SMR) suscitent également l’intérêt. Plus compacts, moins coûteux à construire, ils pourraient remplacer des centrales à charbon ou alimenter des sites industriels isolés. Plusieurs prototypes sont en développement en France et à l’étranger.
La gestion des déchets radioactifs reste un sujet sensible. Les déchets de haute activité et à vie longue représentent environ 3% du volume total, mais concentrent 99% de la radioactivité. Le projet Cigéo, à Bure, vise à les enfouir à 500 mètres de profondeur dans une couche d’argile étanche. Le débat public sur ce projet reflète les interrogations légitimes de la société.
Le nucléaire n’est pas une solution isolée. La transition énergétique repose sur un mix électrique équilibré : nucléaire pour la base et la stabilité, renouvelables pour décarboner davantage, stockage pour gérer l’intermittence, efficacité énergétique pour réduire les besoins. Chaque source a ses atouts et ses limites. L’enjeu est de les combiner intelligemment pour répondre aux défis climatiques et énergétiques.
Une centrale nucléaire sert donc bien plus qu’à produire de l’électricité : elle participe à l’indépendance énergétique, à la lutte contre le changement climatique et à la stabilité du système électrique. Dans un contexte de réindustrialisation et d’électrification croissante des usages, son rôle pourrait même s’intensifier dans les décennies à venir.
