L'énergie nucléaire : De l'atome au réseau électrique

L'énergie nucléaire — la libération de l'énergie stockée dans les noyaux des atomes par la fission (la division des atomes lourds) ou, dans le futur, par la fusion (la jonction des atomes légers) — est l'une des technologies les plus puissantes et les plus déterminantes jamais développées par la civilisation humaine. Dans une seule réaction en chaîne dans un réacteur à fission, l'énergie libérée par un kilogramme de combustible à l'uranium est équivalente à la combustion d'environ trois millions de kilogrammes de charbon, ce qui représente une concentration d'énergie si extrême qu'elle défia l'imagination des scientifiques qui la calculèrent pour la première fois.

L'énergie nucléaire est née du programme d'armement le plus destructeur de l'histoire, le Projet Manhattan, qui produisit les bombes atomiques larguées sur Hiroshima et Nagasaki en août 1945. La transition de l'arme à la source d'énergie pacifique fut l'ambition centrale d'une génération de scientifiques nucléaires et de responsables politiques dans les années 1950, exprimée dans le discours « Atomes pour la paix » du président Dwight Eisenhower devant les Nations Unies en décembre 1953. La première centrale nucléaire à produire de l'électricité pour un réseau civil ouvrit à Obninsk, en Union soviétique, en 1954, suivie de Calder Hall au Royaume-Uni en 1956. En vingt ans, l'énergie nucléaire était devenue une source majeure d'électricité aux États-Unis, en France, au Japon, au Royaume-Uni et en Union soviétique.

La promesse de l'énergie nucléaire — une électricité « trop bon marché pour être mesurée », selon la formule tristement célèbre attribuée (avec une exactitude variable) à Lewis Strauss de la Commission de l'énergie atomique en 1954 — ne fut jamais tenue. Au lieu de cela, l'énergie nucléaire devint l'une des technologies de production d'électricité les plus coûteuses et les plus complexes jamais déployées, sujette à une vive controverse publique, à de sévères exigences réglementaires, et à des accidents catastrophiques (Windscale en 1957, Three Mile Island en 1979, Tchernobyl en 1986, Fukushima Daiichi en 2011) qui marquèrent l'opinion publique et la politique énergétique dans le monde entier.

L'énergie nucléaire demeure néanmoins une source majeure d'électricité à l'échelle mondiale — fournissant environ dix pour cent de l'électricité mondiale dans les années 2020 — et connaît un regain d'intérêt significatif, alors que les préoccupations relatives à la sécurité énergétique et la difficulté de décarboner les systèmes électriques avec les seules énergies renouvelables ont conduit à reconsidérer le rôle du nucléaire. Les conceptions avancées de réacteurs nucléaires, les petits réacteurs modulaires (PRM), et l'objectif longtemps poursuivi de la fusion nucléaire ont tous attiré un regain d'investissement et d'attention au début du vingt et unième siècle.

La découverte de la radioactivité et de la fission nucléaire

Les fondements scientifiques de l'énergie nucléaire furent posés par une série de découvertes à la fin du dix-neuvième et au début du vingtième siècle, qui révélèrent l'existence du noyau atomique et les énergies extraordinaires qui y sont liées.

Wilhelm Röntgen découvrit les rayons X en 1895, première preuve d'un rayonnement pénétrant issu de la matière. Henri Becquerel découvrit la radioactivité naturelle en 1896, lorsqu'il constata que les composés d'uranium émettaient un rayonnement capable d'impressionner des plaques photographiques sans avoir été exposés à la lumière. Marie Curie et Pierre Curie étudièrent systématiquement la radioactivité (terme inventé par Marie Curie) et découvrirent les éléments radioactifs polonium (nommé d'après la patrie de Marie, la Pologne) et radium en 1898. Marie Curie reçut le prix Nobel de physique en 1903 (partagé avec Pierre Curie et Henri Becquerel) et le prix Nobel de chimie en 1911 — la seule personne à avoir reçu des prix Nobel dans deux sciences différentes, et la première femme à recevoir un prix Nobel.