Fission nucléaire

1ʳᵉ génération

Ils utilisaient comme combustible de l'uranium naturel (non enrichi) :

• RCG où le fluide caloporteur est un gaz, le CO2. Porté à haute température, il alimente directement la turbine sans échangeur intermédiaire. Le combustible est un uranium enrichi et le modérateur est le graphite.
  • UNGG : réacteur modéré au graphite et refroidis par gaz carbonique
  • AGR.
• HWGCR : dans ces réacteurs, l’eau lourde est modérateur et caloporteur. Cette eau "lourde" est une combinaison d’oxygène et de deutérium. Elle absorbe moins les neutrons que l’eau "ordinaire", ce qui permet d’utiliser l’uranium naturel comme combustible, sans avoir à l’enrichir.
• RBMK (Réacteur de grande puissance à tube de force) : Réacteur à eau légère et modérateur graphite. Utilise de l’uranium faiblement enrichi comme combustible, de l’eau légère (normale) comme caloporteur et du graphite comme modérateur. Ce réacteur ne nécessitant ni enrichissement massif, ni eau lourde a aussi pour particularité de produire une grande quantité de plutonium (utilisé dans la fabrication de certaines armes nucléaires), ce qui a motivé son développement par l'Union Soviétique.

2ᵉ génération

Il utilisent comme combustible de l'uranium enrichi :

• REP, Réacteur à Eau Pressurisée où l’eau est à la fois modérateur et caloporteur. Elle est maintenue sous pression, pour maintenir son état liquide même à une température de 300°C. Les paliers REP sont :
  • CP0 et CPY à 900 MWe
  • P4 et P'4 à 1300 MWe
  • N4 à 1450 MWe
• REB, Réacteur à Eau Bouillante où l’eau circulant dans le cœur est, comme dans les REP, caloporteur et modérateur. Mais contrairement au réacteur à eau pressurisée, l'eau de refroidissement est vaporisée dans le cœur et passe directement dans la turbine, sans circuit secondaire. L’enceinte de confinement empêche la dissémination de produits radioactifs en cas d’endommagement du cœur.
• RMBK OPB-82

3ᵉ génération

Ces réacteurs ne représentent pas de "saut technologique" par rapport à la génération précédente, mais plutôt l’intégration du retour d’expérience de l’exploitation des réacteurs de 2ᵉ génération en matière de sûreté et de performance.

• EPR : Meilleure disponibilité (notamment pour la maintenance), plus grande puissance (1650 MWe) qui permet de réaliser des économies d’échelle, durée d’exploitation d’au moins 60 ans, meilleur rendement avec une réduction de 10 % de l’utilisation du combustible, réduction du volume des déchets à vie longue de 30 %.
• RMBK OPB-88

4ème génération

Ces réacteurs ont la particularité consommer l’intégralité du combustible nucléaire (uranium et plutonium) et de réduire d’autant le volume et la toxicité des déchets radioactifs grâce à la transmutation.

• RNR (surgénérateurs) : Réacteur à Neutrons Rapides utilisant un combustible fortement enrichi associant de l’uranium et du plutonium sous forme d’oxyde (combustible de référence), de carbure, de nitrure ou encore d’alliage métallique. Ces réacteurs n'utilisent pas de modérateur, cherchant ainsi à exploiter de façon la plus complète le potentiel énergétique du combustible. Le fluide caloporteur peut être :
  • un métal liquide (sodium)
  • un gaz (comme l’hélium).

Répartition

Les gisements les plus importants se trouvent sur les 5 continents :

• Afrique : Niger (Akouta exploité par la Cominak devenue trop chère , Arlit exploité par la Somaïr, bientôt Imouraren), Désert du Namib (Namibie), Gauteng (Afrique du Sud) (BRICS)
• Asie : KazAtomProm et Katco exploitant les mines de Muyunkum et Tortkuduk (Kazakhstan), Outchkoudouk (Ouzbékistan), Chine (Hunan, Fujian, Yunnan, Xinjiang, Shaanxi, Liaoning) (BRICS), Mongolie
• Europe : Ukraine (Vatutininski Ingulskyi), Rosatom exploitant Krasnokamensk (Russie), BRICS)
• Océanie : Australie (OCDE)
• Amérique : Cameco (Saskatchewan (Canada), OCDE), Caetité (Brésil) (BRICS), États-Unis (OCDE)

En somme :

• 44 % se trouvent dans les pays de l'OCDE
• 22 % dans les BRICS
• 34 % dans le reste du monde

Cet atout permet de limiter les risques géopolitiques liés à cette ressource.

Quantité

L'uranium est le 48e élément naturel le plus abondant dans la croûte terrestre, son abondance est supérieure à celle de l'argent, comparable à celle du molybdène ou de l'arsenic, mais 4 fois inférieure à celle du thorium. Il se trouve partout à l'état de traces, y compris dans l'eau de mer.

Les stocks d'uranium identifiés à ce jour représentent au moins 200 ans de consommation au rythme actuel. Ils peuvent être répartis en différents groupes :

• 5,9 Mt dont le coût d’extraction est < 130 $/kg (100 ans de consommation au rythme actuel)
• 7,63 Mt de réserves (prouvées ou induites) dont le coût d’extraction est < 260 $/kg (encore non exploité)
• 3 164 t de stocks, récupération ou retraitements de déchets
• 10,6 Mt des ressources dites pronostiquées ou spéculative

En France, l’exploitant détient en outre sur le territoire des stocks stratégiques correspondant à 3 à 5 années de consommation.

Approvisionnement

Compte tenu du prix de l’uranium naturel sur les marchés, le montant des importations françaises d’uranium peut être estimé entre 500 millions € et 1 milliard €/an.

Le minerai doit ensuite subir des transformations (conversion, enrichissement, fabrication) qui représentent 2/3 du coût total de production du combustible./p>

Le coût de cet uranium naturel constitue in fine 5% du coût de production du kWh nucléaire.

Maintenance

En France les centrales nucléaires sont conçues pour fonctionner au moins 40 ans, puis leur autorisation de fonctionnement est renouvelée tous les 10 ans tant que les visites décennales de l'ASN se révèlent positives (ces dernières ont un coût d'arrêt des tranches le temps de la visite).

GES

Les centrales nucléaires émettent beaucoup moins de CO₂ que les centrales à énergie fossile, même en comptabilisant les émissions dans les mines d’uranium.

Déchets

Le combustible utilisé par la fission nucléaire implique des "déchets" plus ou moins radio-actifs. On distingue les déchets de :

• faible activité

• 

  haute activité, 1 milliard de fois plus radioactifs que ceux de faible activité. Ils sont toutefois moins nombreux.

En France, les déchets nucléaires sont inventoriés par l'ANDRA.