NUCLÉAIRE Applications civiles

Le nucléaire civil couvre de nombreux domaines faisant appel, d'une part, à la radioactivité et aux rayonnements ionisants, et, d'autre part, à la production d'énergie par fission d'atomes lourds ou fusion d'atomes légers.

Parmi les applications de la radioactivité, outre de multiples domaines de la recherche, la plus importante est probablement l'utilisation des rayonnements à des fins médicales (cf. médecine nucléaire), pour les diagnostics et aussi pour les traitements des cancers (radiothérapie). Les rayonnements utilisés peuvent provenir soit de radio-isotopes (atomes dont le noyau est instable), soit d'accélérateurs de particules (bêtatrons), ou être des rayons X.

De nombreux secteurs industriels utilisent les rayons X et les rayonnements émis par certains radio-isotopes : la métallurgie, pour le contrôle de la qualité des soudures (rien qu'en France, les sources radioactives se comptent par milliers) ; l'agroalimentaire, pour assurer la conservation de certains aliments (pommes de terre) ou pour éliminer certains parasites (par exemple, certaines épices venant de pays tropicaux) [cf. alimentation] ; la détection incendie ; la fourniture d'énergie dans certains satellites, grâce à la chaleur dégagée par la radioactivité.

De nombreuses applications reposent sur l'exploitation de la période de décroissance de la radioactivité ou demi-vie (durée au terme de laquelle la radioactivité est divisée par deux) d'un ou plusieurs radio-isotopes. La plus connue est la datation rendue possible sur quelques milliers d'années par la mesure du carbone-14. Moins connues sont les possibilités de datation et d'identification de phénomènes climatiques beaucoup plus anciens par la mesure des isotopes de l'oxygène piégés dans les glaces du Groenland et de l'Antarctique.

Les radio-isotopes utilisés dans ces différentes applications peuvent être soit naturels (le radium a longtemps été utilisé en radiothérapie), soit artificiels. Dans ce dernier cas, ils peuvent être produits soit dans des réacteurs nucléaires spécialement conçus pour cela, soit dans des accélérateurs de particules (cf. particules élémentaires). Plus rarement, on récupère des radio-isotopes issus de la fission de l'uranium.

La production d'énergie par fusion d'atomes légers –  énergie dite thermonucléaire – dont le Soleil offre un exemple est très largement répandue dans l'univers. Mise en œuvre artificiellement pour la première fois en 1952 à des fins militaires (bombe H), elle fait l'objet depuis lors de recherches intensives en vue d'une utilisation pour la production d'électricité. Le projet I.T.E.R. (International Thermonuclear Experimental Reactor), dont la construction a débuté en 2008 à Cadarache, doit marquer une étape importante dans cette recherche. Mais il est encore trop tôt pour se prononcer sur la faisabilité industrielle et la viabilité économique de cette source d'énergie théoriquement quasi inépuisable (cf. énergie thermonucléaire).

La production d'énergie par fission d'atomes lourds, dont le principe a été découvert en 1938, a été mise en œuvre pour la première fois en 1942 aux États-Unis à des fins militaires (préparation de la bombe A, utilisée pour la première fois en 1945), puis très rapidement à des fins civiles, avec la mise en service des premiers réacteurs de production d'électricité au début des années 1950. La chaleur produite dans les réacteurs peut soit être utilisée directement, sous forme de chaleur, soit être transformée en énergie mécanique dans une turbine. Cette énergie mécanique peut elle-même être utilisée directement pour la propulsion (les seules applications civiles sont des brise-glaces russes) ou, le plus souvent, être transformée en électricité dans un alternateur. Ce sont ces différents usages de l'énergie de fission[...]