L'histoire du programme nucléaire civil de la France retrace le cheminement qui a conduit la France à devenir, à la fin du , le deuxième pays producteur d'électricité à base d'énergie nucléaire au monde, tant par le nombre de réacteurs en activité que par la puissance installée et la quantité d'électricité produite. Des années 1990 jusqu'aux années 2010, les trois quarts de l’électricité française sont d’origine nucléaire.. À partir du milieu des années 2010, cette part baisse progressivement pour atteindre 65 % en 2023..
Au début du , le pays participe pleinement à la découverte de la radioactivité et de ses premières applications. Dans les années 1930, la découverte de la radioactivité artificielle et des mécanismes de la fission nucléaire par des scientifiques français place le pays en tête dans le domaine, mais la Seconde Guerre mondiale met un terme aux ambitions nationales. Pendant l'occupation allemande de la France, les recherches se déplacent au Royaume-Uni puis aux États-Unis, où sont construits les premiers réacteurs et armes nucléaires.
À la sortie de la Seconde Guerre mondiale, la France lance un vaste programme nucléaire avec la création du Commissariat à l’énergie atomique (CEA), mais, faute de moyens, il lui faudra du temps pour rattraper son retard. Pendant les années 1950, tout s’accélère car le pays lance un programme nucléaire militaire qui l’amène à développer une force de dissuasion durant la décennie suivante. En parallèle, débute la construction des premières centrales nucléaires françaises, devant produire plutonium et électricité.
Dans les années 1970, conforté par les chocs pétroliers, le gouvernement Messmer, sous la présidence de Georges Pompidou, fait le choix du « tout-nucléaire » pour la production électrique en France. Durant le quart de siècle suivant, un parc de nucléaires électrogènes standardisés va être construit dans le pays. Si la technologie nationale est abandonnée, les industriels français ont tôt fait d’intégrer la technologie américaine retenue et de l'exporter à leur tour, en Afrique du Sud, en Corée du Sud puis en Chine. Simultanément, la France développe des compétences dans la maîtrise du cycle du combustible nucléaire et construit la plus grande usine civile de retraitement du monde à La Hague ainsi que des surgénérateurs expérimentaux.
À partir des années 1980, bien que le mouvement antinucléaire ait un impact plus limité en France que dans d'autres pays européens, la gestion des déchets radioactifs devient un sujet central dans le discours public français.
De plus, la fin de la phase d’équipement puis la libéralisation du marché de l'électricité, couplées à la montée du mouvement antinucléaire conforté par les accidents nucléaires, notamment de Tchernobyl et Fukushima, tendent à modifier l'industrie nucléaire française. Ainsi, depuis 2015, il est prévu de réduire la part d’électricité produite par le nucléaire civil en France pour faire une place aux énergies renouvelables. La construction de réacteurs français de nouvelle génération (de type réacteur pressurisé européen, EPR) se poursuit néanmoins sur le territoire national comme à l’étranger.
Les recherches dans des solutions d'avenir portent sur des réacteurs de et sur la fusion nucléaire. En parallèle, le démantèlement des réacteurs qui seront mis à l’arrêt présente de nouveaux défis.
En , le président Macron annonce sa décision de relancer un programme nucléaire civil de construction de six à quatorze nouveaux réacteurs et de prolonger, « dans la mesure du possible », la durée de vie des réacteurs nucléaires en service.
L'aventure scientifique de l'atome (1895–1945) En un demi-siècle, de la découverte des rayons X aux premiers réacteurs et armes nucléaires, l'aventure scientifique de l'atome bouleverse le monde. La France, grâce aux travaux de la famille Curie, est un leader dans le domaine jusqu’à ce que la Seconde Guerre mondiale ne porte un coup brutal aux efforts nationaux.
Les origines (1895-1932)
vignette|Pierre et Marie Curie dans leur laboratoire, vers 1900. Fin 1895, le physicien allemand Wilhelm Röntgen est le premier à mettre en évidence la production, par un tube cathodique, d'un rayonnement invisible capable de traverser la matière. Cette découverte, qu'il baptise « rayons X » et pour laquelle il recevra le premier prix Nobel de physique, éveille un grand intérêt dans la communauté scientifique. L’année suivante, le physicien français Henri Becquerel, cherchant un lien entre phosphorescence et rayons X, constate par hasard que des sels d'uranium (roches phosphorescentes) émettent spontanément un rayonnement, qu'ils aient ou non été exposés à la lumière. Ces rayons de Becquerel sont alors nommés rayons uraniques car on les croit spécifiques à cet élément..
Pierre et Marie Curie démontrent que les rayons uraniques sont plus ou moins intenses selon les minerais uranifères et, à partir de 1898, vont tenter d'isoler l'élément à l’origine du phénomène. Raffinant artisanalement des centaines de kilogrammes de pechblende, les deux physiciens isolent un premier élément en juillet, qui recevra le nom de polonium en hommage à la patrie de Marie, puis un second encore plus actif en décembre : le radium. Dans la foulée, ils co-découvrent l’activité du thorium. La mise en évidence de la radioactivité naturelle vaut aux époux Curie le prix Nobel de physique en 1903, partagé avec Henri Becquerel. L'isolement du radium et du polonium permet ensuite à Marie Curie de recevoir le prix Nobel de chimie en 1911.
vignette|Les participants au premier congrès Solvay en 1911, dont Marie Curie, Ernest Rutherford, Max Planck et Albert Einstein.
En 1899, Ernest Rutherford, jeune physicien d'origine néo-zélandaise, découvre deux nouveaux types de radiations, moins pénétrantes que les rayons X, qu'il nomme rayons alpha et bêta. En 1903, faisant le lien entre ces rayonnements et les découvertes des Curie, il émet l'hypothèse que les éléments radioactifs réunis autour de l'uranium et du thorium seraient liés entre eux, l'élément le plus lourd perdant spontanément de sa substance par désintégration pour donner naissance à un élément plus léger et ainsi de suite. En 1911, à la suite d'une expérience devenue célèbre, Rutherford propose une nouvelle représentation de la structure de l'atome : un noyau chargé positivement autour duquel gravitent des charges négatives, les électrons. En utilisant la théorie quantique amorcée par l'Allemand Max Planck, le Danois Niels Bohr raffine le modèle de Rutherford en démontrant que les électrons ne s'effondrent pas sur le noyau par attraction mais restent à un niveau donné (modèle de Bohr). Enfin, en 1919, Rutherford prouve que le noyau de l'atome d'hydrogène est présent dans les autres noyaux et le nomme proton. Il propose ensuite l'existence dans le noyau, aux côtés des protons, de particules neutres, non chargées.
En 1930, les Allemands Walther Bothe et Herbert Becker, observent que les éléments légers lithium, béryllium et bore, bombardés par des rayons alpha, émettent à leurs tours des rayons « ultra pénétrants ». Intrigués par ces résultats, Irène Curie, fille de Pierre et Marie Curie, et son mari, Frédéric Joliot, cherchent à comprendre la nature de ce rayonnement et découvrent, en , qu’il a la propriété de mettre en mouvement des protons. Cette observation conduit, le mois suivant, l'Anglais James Chadwick, ancien disciple de Rutherford, à la découverte de la dernière pièce du puzzle atomique : les neutrons..
Découverte de l'énergie nucléaire (1933-1939)
Les travaux de Frédéric Joliot et Irène Curie vont vraiment donner naissance à la physique nucléaire. Fin 1933, en bombardant une feuille d'aluminium par un rayonnement alpha, ils mettent en évidence la production de phosphore 30 radioactif, isotope du phosphore. Ils en déduisent qu'il est possible de fabriquer par irradiation de nouveaux éléments radioactifs. Dès le début, ils entrevoient toutes les applications qu'il serait possible d'en tirer, notamment dans le domaine médical, avec le traçage par des éléments radioactifs. Pour cette découverte, ils obtiennent le prix Nobel de chimie de 1935.
En 1934, l'Italien Enrico Fermi constate que les neutrons ralentis (par un trajet dans la paraffine par exemple) ont une efficacité beaucoup plus grande que les neutrons ordinaires. Des matériaux ralentisseurs ou « modérateurs », comme l'eau lourde, sont donc à prévoir dans les futures installations. De nombreux laboratoires de recherche européens bombardent des noyaux pour en analyser les effets. Il revient à Lise Meitner et Otto Frisch, deux Allemands exilés en Suède, de trouver en une explication capitale de l'énergie nucléaire avec le phénomène de la fission. En , Niels Bohr met en évidence le fait que sur les deux isotopes contenus dans l'uranium naturel : 238U et 235U, seul l' est « fissile ». Il est toutefois le plus rare (0,72 % de l'uranium). Pour obtenir un combustible plus réactif, il y a donc nécessité d'enrichir le minerai d'uranium pour augmenter la proportion de matériau fissible.
gauche|vignette|Frédéric Joliot, Hans von Halban et Lew Kowarski au laboratoire en 1933.
Enfin en , les Français Frédéric Joliot-Curie, Hans von Halban, Lew Kowarski et Francis PerrinHans von Halban, Lew Kowarski et Francis Perrin étaient alors employés par le Collège de France au sein d'une équipe dirigée par Frédéric Joliot. publient dans la revue Nature, peu de temps avant leurs concurrents américains, un article fondamental pour la suite des événements démontrant que la fission du noyau de l'uranium s'accompagne de l'émission de (corrigé à 2,4 plus tard) qui peuvent à leur tour fragmenter d'autres noyaux et ainsi de suite, par un phénomène de « réaction en chaîne ».
Début , les quatre Français déposent trois brevets : les deux premiers traitent de la production d'énergie à partir d'uranium et le troisième, secret, du perfectionnement des charges explosives.. Joliot, convaincu de l'importance future des applications civiles et militaires de l'énergie atomique, rencontre Raoul Dautry, ministre de l'Armement, au début de l'automne 1939. Ce dernier le soutient totalement, en premier pour les développements d'explosifs et, en second lieu, pour la production d'énergie.
Dès , les expériences sur la libération d’énergie par réaction en chaîne commencent au laboratoire du Collège de France et se poursuivent au Laboratoire de Synthèse AtomiqueÀ Ivry-sur-Seine, le Front Populaire fonde un Laboratoire de Synthèse Atomique sous l'égide de la Caisse nationale pour la recherche scientifique qui a acquis le laboratoire Ampère de la Compagnie générale électro-céramique.... Pour asseoir ses brevets, Joliot tisse un réseau industriel autour de lui, notamment par un accord entre le CNRS et l'Union minière du Haut Katanga, détentrice de l'uranium du Congo belge.
À l'automne 1939, l’équipe Joliot se rend compte que la France n'a pas les moyens d'enrichir l'uranium naturel en son isotope fissile (235U) et s'oriente vers l'utilisation de l'eau lourde pour construire une pile atomique. En , sur demande du Collège de France, Raoul Dautry envoie donc Jacques Allier en mission secrète en Norvège pour récupérer le stock entier d'eau lourde de la société Norsk Hydro (à capital en partie français), stock que l'Allemagne convoite aussi..
Suspension des recherches en France (1940-1945) vignette|Les chercheurs du laboratoire de Montréal en 1944, dont les Français Hans Halban, Pierre Auger et Bertrand Goldschmidt.