Comment fonctionne une centrale nucléaire ?

Comment fonctionne une centrale nucléaire ? — pour les grands

4 septembre 2026

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Comment on fabrique de l’électricité avec de l’uranium ?

Une centrale nucléaire produit son électricité exactement comme une centrale à charbon : elle fait bouillir de l’eau, la vapeur fait tourner une turbine, et la turbine entraîne un alternateur, une grosse dynamo. La seule différence, mais elle est de taille, c’est la source de chaleur. À la place du charbon, un cœur de réacteur rempli d’uranium, dans lequel les atomes se cassent en libérant de l’énergie. Un seul gramme d’uranium utilisé de cette manière libère autant de chaleur qu’environ 2 tonnes de charbon.

L’uranium arrive sous forme de petites pastilles de céramique noire, de la taille d’une gomme de crayon, empilées dans des tubes de métal de 4 mètres de long. Un réacteur français en contient environ 40 000, groupés en assemblages. Ces tubes trempent dans une eau maintenue sous une pression de 155 fois la pression atmosphérique, ce qui l’empêche de bouillir même à 320 °C. C’est le circuit primaire, entièrement fermé et enfermé dans une enceinte de béton d’un mètre d’épaisseur.

Qu’est-ce qui se passe dans le cœur du réacteur ?

Un atome d’uranium 235 est instable. Quand un neutron, une minuscule particule, vient le frapper, il se casse en deux morceaux plus petits, libère de la chaleur, et éjecte deux ou trois nouveaux neutrons. Ces neutrons frappent d’autres atomes, qui se cassent à leur tour : c’est la réaction en chaîne, découverte en 1938 et maîtrisée pour la première fois par Enrico Fermi le 2 décembre 1942, sous les gradins d’un stade de Chicago.

Toute la difficulté consiste à entretenir cette réaction sans la laisser s’emballer. On utilise pour cela des barres de contrôle en bore ou en cadmium, des métaux qui avalent les neutrons. Enfoncées à fond dans le cœur, elles stoppent la réaction en deux secondes ; relevées, elles la laissent repartir. Les étoiles font l’inverse : elles ne cassent pas les atomes, elles les collent, comme l’explique Pourquoi les étoiles brillent ?. La fission reste, pour l’instant, la seule des deux réactions que l’on sache exploiter sur Terre.

Pourquoi il y a de la fumée blanche au-dessus des centrales ?

Ce n’est pas de la fumée, et ce n’est pas radioactif : c’est de la vapeur d’eau, la même que celle d’une bouilloire. Elle sort des tours de refroidissement, ces grandes cheminées évasées de 150 mètres de haut. Après avoir poussé la turbine, la vapeur doit être refroidie pour redevenir liquide et repartir dans le circuit. On la fait passer contre des tuyaux d’eau froide pompée dans une rivière ou dans la mer, et cette eau, réchauffée, est à son tour rafraîchie dans la tour en tombant en fines gouttes dans un courant d’air. Une partie s’envole en panache.

Les centrales en bord de mer, comme Gravelines ou Flamanville, n’ont pas de tours : la mer fournit assez d’eau froide. Celles au bord de rivières, comme Chinon sur la Loire, en ont besoin, et elles doivent parfois réduire leur puissance l’été quand la rivière est trop chaude ou trop basse. L’eau des trois circuits, primaire, secondaire et refroidissement, ne se mélange jamais : seule la chaleur passe de l’un à l’autre, à travers des parois de métal.

4 septembre 2026

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Combien d’électricité produit une centrale ?

La France compte 57 réacteurs répartis sur 18 sites, tous du même type à eau pressurisée. Le plus récent, l’EPR de Flamanville, raccordé au réseau en décembre 2024, produit à lui seul 1 600 mégawatts, de quoi alimenter environ 3 millions de personnes. En 2024, le nucléaire a fourni près de 65 % de l’électricité consommée en France, soit environ 360 térawattheures, le niveau le plus élevé d’Europe.

Un réacteur fonctionne en continu, jour et nuit, pendant 12 à 18 mois, puis s’arrête plusieurs semaines pour remplacer un tiers de son combustible. Les pastilles usées, très chaudes et très radioactives, sont d’abord plongées dans une piscine pendant au moins trois ans, puis envoyées à l’usine de La Hague, dans la Manche, où l’on récupère 96 % de la matière pour en refaire du combustible. Les 4 % restants, les déchets les plus dangereux, représentent pour toute la France environ 4 000 mètres cubes en soixante ans, le volume d’une piscine olympique et demie.

Est-ce qu’une centrale peut exploser comme une bombe ?

Non, et c’est une question de dosage. Une bombe a besoin d’uranium enrichi à plus de 90 % en uranium 235. Le combustible d’une centrale n’est enrichi qu’à 3 à 5 % : la réaction en chaîne y est trop lente pour produire une explosion nucléaire, même si tous les contrôles disparaissaient. Les deux accidents graves de l’histoire, Tchernobyl en 1986 et Fukushima en 2011, ont été des explosions de vapeur ou d’hydrogène qui ont brisé les protections et laissé sortir des matières radioactives, pas des explosions atomiques.

Le vrai danger d’un réacteur, c’est la chaleur résiduelle : même arrêté, le cœur continue de chauffer pendant des jours à cause de la radioactivité des morceaux d’atomes cassés. Il faut le refroidir sans interruption, ce qui a manqué à Fukushima quand le tsunami a noyé les générateurs de secours. Depuis, chaque centrale française dispose de pompes et de générateurs supplémentaires, placés en hauteur, capables de fonctionner sans aucune aide extérieure pendant plusieurs jours. La turbine qui produit l’électricité, elle, repose sur le même principe qu’un moteur à réaction, dont vous trouverez le fonctionnement dans Comment un avion vole ?.