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Parc nucléaire français

Parc nucléaire français
Localisation des 58 réacteurs en fonctionnement du parc nucléaire français ainsi que de l'EPR de Flamanville (©Connaissance des Énergies)
À retenir
  • Le parc nucléaire français est composé de 58 réacteurs à eau pressurisée répartis entre 19 centrales.
  • Il a produit 416,8 TWh en 2015, soit 76,3% de la production électrique française.
  • EDF envisage de prolonger la durée d'exploitation de ses réacteurs jusqu’à 50 ou 60 ans dans le cadre du « grand carénage ».
  • La loi de transition énergétique plafonne la capacité du parc nucléaire français à 63,2 GW. Cela signifie que la mise en service de l'EPR de Flamanville devra s'accompagner de la fermeture de réacteurs de puissance équivalente (a priori les 2 réacteurs de Fessenheim).

Définition et catégories

Avec une capacité installée de 63,13 GW, le parc nucléaire français est le deuxième plus important parc au monde en puissance, derrière celui des États-Unis. En 2015, il a produit 416,8 TWh d’électricité, soit 76,3% de la production totale d’électricité en France(1).

Il compte 58 réacteurs nucléaires en fonctionnement répartis sur 19 sites (centrales), 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).

Localisation réacteurs nucléaires en France
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 technologies numériques pour le pilotage des réacteurs.

Réacteur en construction

Un réacteur de 1 650 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 de 1re génération) : ils ont été développés dans les années 1950 pour assurer l’indépendance énergétique française ;
  • 1 réacteur gaz-eau lourde (1re 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 a été arrêté en 1997.

Enjeux par rapport à l'énergie

Allongement de la durée d'exploitation et sûreté

Alors que les plus anciens réacteurs en fonctionnement s'approchent de leur 40e année de production (Fessenheim 1 et 2 ont été connectés au réseau électrique en 1977, Bugey 2 et 3 en 1978), 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(3).

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. Les enseignements de l’accident de Fukushima ont relancé 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 (évaluations complémentaires de sûreté)(4).

Le programme d'investissements visant à rendre possible l'exploitation des centrales nucléaires françaises au-delà de 40 ans est fréquemment qualifiée de « grand carénage ». Son coût s'élèverait à environ 55 milliards d'euros d'ici à 2025.

Sécurité énergétique

La grande majorité des 58 réacteurs ont été mis en service en 15 ans seulement (1977-1992). 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 nucléaires (ou d'un développement massif d'autres unités de production électrique avec d'autres problématiques liées, notamment d'intermittence) ou rallongement de la durée d'exploitation des réacteurs actuels. 

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(5). L'ASN préconise ainsi une stratégie de démantèlement immédiat dès la mise à l'arrêt d'un réacteur. 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.

Fournisseurs

  • Areva : conception et construction des réacteurs nucléaires, activités d’extraction minière de l’uranium, fabrication du combustible nucléaire, approvisionnement des centrales en combustible. En raison des difficultés financières du groupe, Areva va se recentrer uniquement sur le cycle du combustible, EDF devant racheter Areva NP (activité réacteurs nucléaires) pour plus de 2 milliards d'euros.
  • 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, etc.). Notons que ces deux entreprises sont en charge de la construction de l'arche devant recouvrir le sarcophage de Tchernobyl.

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 comme Astrid.

Organismes de Contrôle

  • ASN : autorité administrative indépendante de l’État 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 55,8% en 2014(6). 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. 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 1re 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 à la fin des années 1970 et dans les années 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 d'environ 32 ans en 2016. Au niveau mondial, la moyenne d’âge des réacteurs nucléaires était de 28 ans en 2013.

Évolution de la puissance installée cumulée du parc nucléaire français
Évolution de la puissance installée cumulée du parc nucléaire français. EDF prévoit de mettre en service de l'EPR de Flamanville fin 2018. (©Connaissance des Énergies)

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.

Les choix définitifs des sites se font en fonction des besoins en électricité des régions : plusieurs réacteurs sont situés dans la Vallée du Rhône à proximité des sites industriels de la région Rhône-Alpes, d’autres en Normandie et en bord de Loire près de la région parisienne.

En 2015, plus de 60% de la production d’électricité nucléaire en France était assurée par seulement 3 grandes régions(7) :

  • Auvergne Rhône-Alpes : production nucléaire de 90,9 TWh en 2015 (soit 21,8% de la production française) ;
  • Grand Est (Alsace-Champagne-Ardenne-Lorraine) : 85,2 TWh (20,4%) ;
  • Centre-Val de Loire : 79,3 TWh (19%).

Futur

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 éventuel renouvellement de son parc, EDF a misé sur une 3e génération de réacteurs, les EPR. Ils sont dotés d’un meilleur rendement de production électrique (rendement de 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 de 60 ans et d’un niveau de sûreté accru.

Le premier EPR est en construction à Flamanville. Il pourrait être mis en service fin 2018 selon le calendrier actuel d'EDF mais il a déjà été retardé à plusieurs reprises, notamment en raison d'un défaut de fabrication de la cuve. Le projet d’un second EPR à Penly a été suspendu, le président François Hollande s'étant opposé à sa construction au cours de son mandat (jusqu'en 2017).

La loi de transition énergétique d'août 2015(8) plafonne la capacité du parc nucléaire français à 63,2 GW. Cela signifie que la mise en service de l'EPR de Flamanville devra s'accompagner de la fermeture de réacteurs de puissance équivalente (a priori les 2 réacteurs de Fessenheim dont la capacité installée cumulée avoisine 1 840 MW).

Signalons que des recherches internationales en cours visent à développer des réacteurs nucléaires de 4e génération, qui constitueraient une rupture en matière de rendement, de longévité et de sûreté. Les premiers réacteurs de cette génération pourraient être mis en service à plus long terme (vers 2040).