De Marie Curie à l’incurie

Les origines : de l'uranium des minéraux à la radioactivité (1896-1930)

À la fin du XIXᵉ siècle, l'uranium n'est guère plus qu'un métal lourd utilisé pour colorer des verres. Tout bascule en 1896 lorsque Henri Becquerel observe qu'un sel d'uranium impressionne des plaques photographiques dans l'obscurité : une émission « spontanée » qu'on ne sait pas encore nommer. Deux ans plus tard, Marie Curie forge le mot radioactivité et, avec Pierre Curie, transforme une curiosité de laboratoire en programme scientifique structuré, mêlant rigueur de mesure, instrumentation originale et obstination matérielle.

Mesurer l'invisible : la méthode Curie

Le premier apport décisif des Curie n'est pas seulement la découverte de nouveaux éléments : c'est une méthode de mesure. Grâce à l'électromètre de Curie et à la technique du quartz piézoélectrique, Marie Curie peut comparer précisément l'« activité » de différentes substances. La radioactivité cesse d'être un phénomène anecdotique : elle devient une grandeur quantifiable.

En juillet 1898, les Curie annoncent l'existence du polonium (baptisé ainsi par Marie en hommage à la Pologne), puis en décembre 1898 l'extraction du radium à partir de la pechblende. En 1902, après des tonnes de résidus traités, ils isolent des composés de radium de pureté suffisante pour établir ses propriétés.

Cette révolution métrologique fonde ce qui deviendra l'« école française du nucléaire » : l'idée que la souveraineté scientifique commence par la capacité de mesurer et reproduire.

De l'uranium aux nouveaux éléments : science et proto-industrie

Les Curie montrent très tôt que les minerais d'uranium contiennent des éléments plus actifs que l'uranium lui-même, d'où l'identification du polonium et du radium. Cette démonstration a une conséquence pratique : elle déclenche une économie du radium. Autour de 1905-1914, des entreprises et laboratoires en France, en Belgique, en Autriche s'organisent pour extraire, purifier et vendre du radium pour la recherche et la médecine.

La France structure ses forces : l'Institut du Radium ouvre à Paris en 1909, co-porté par l'Université et l'Institut Pasteur, avec deux pavillons (physique et biologie) que Marie Curie dirigera. On y forme des chimistes, physiciens et médecins, on y conçoit des instruments, on y standardise des protocoles. La radioactivité n'est plus une affaire de génies isolés, mais une chaîne complète de savoirs et de techniques, matrice d'une future souveraineté.

Science fondamentale, applications et premiers enjeux d'État

Très vite, la radioactivité déborde le laboratoire. La radiothérapie et la radiographie (pensez à la mobilisation de Marie Curie et des « petites Curies » pendant la Grande Guerre) créent une demande sociale et hospitalière. Les pouvoirs publics découvrent que ces nouvelles techniques nécessitent des sources, des compétences et des normes.

Dans l'entre-deux-guerres, l'État français reste discret mais présent : subventions, chaires, infrastructures. L'Institut du Radium et, plus largement, le réseau des laboratoires parisiens et provinciaux organisent un vivier de compétences dont sortiront les acteurs de la fission puis du nucléaire (Joliot, Halban, Kowarski, etc.). La logique est déjà là : former, équiper, standardiser.

Pourquoi ce chapitre compte pour la suite

Raconter l'uranium et la radioactivité à l'époque de Marie Curie, c'est comprendre que la souveraineté nucléaire ne commence ni à Marcoule, ni à La Hague, mais dans des carnets de laboratoire, des appareils de mesure et des institutions durables.

Cette culture de la mesure et de l'institution explique la réussite française de l'après-guerre (réacteurs de recherche, indépendance du cycle, plutonium pour la dissuasion), mais elle explique aussi la gravité des choix politiques postérieurs : quand on interrompt une filière (Superphénix), quand on externalise des maillons (turbines, licences), on ne sacrifie pas qu'une technologie, on entame un capital accumulé depuis Becquerel et Curie.

1930-1945 : de la fission à la tourmente

À l'orée des années 1930, la radioactivité est devenue une science outillée. Ce qui manque encore pour transformer l'uranium en énergie, c'est le neutron et l'idée de réaction en chaîne. Entre 1932 et 1939, ces deux pièces du puzzle s'emboîtent, et la France joue un rôle moteur avant que la guerre ne disperse hommes, brevets et matériaux stratégiques.

Le neutron et l'artificialisation du noyau (1932-1935)

En 1932, James Chadwick identifie le neutron. L'année suivante, Irène et Frédéric Joliot-Curie montrent qu'on peut fabriquer des éléments radioactifs artificiels (1934, « radioactivité artificielle »), ce qui leur vaudra le Nobel en 1935. Dans la foulée, l'équipe du Collège de France installe des sources intenses, conçoit un cyclotron (projet lancé en 1937), améliore les chambres d'ionisation.

1938-1939 : la fission et les brevets français

À l'hiver 1938-39, Hahn et Strassmann mettent en évidence la fission de l'uranium ; Lise Meitner et Otto Frisch en donnent l'interprétation. À Paris, l'équipe Joliot-Curie réplique et étend rapidement les résultats, mesure des émissions de neutrons « secondaires » et comprend l'enjeu : si chaque fission émet plus d'un neutron utile, une réaction en chaîne contrôlée (pile) ou explosive devient possible.

Avec Hans Halban et Lew Kowarski, Joliot-Curie dépose, au printemps 1939, une série de brevets sur la réaction en chaîne, l'usage de modérateurs (dont l'eau lourde) et des dispositifs destinés à réfléchir et ralentir les neutrons. La logique souveraine est explicite : protéger juridiquement les idées structurantes, créer un avantage de premier entrant pour l'État et l'industrie française, préparer une filière.

L'eau lourde : un choix technique devenu enjeu d'État

Parmi les modérateurs, l'eau lourde (D₂O) se distingue par sa faible capture neutronique. Or, la seule production industrielle significative se trouve en Norvège (usine de Vemork, Norsk Hydro). Conscients de l'enjeu, Joliot-Curie et les autorités françaises sécurisent l'approvisionnement : des achats sont passés, des stocks constitués. En juin 1940, alors que l'effondrement militaro-politique se précise, une opération discrète exfiltre vers la Grande-Bretagne les quelques centaines de kilos d'eau lourde disponibles, avec l'appui de diplomates et d'ingénieurs français.

Pourquoi l'eau lourde ? Un modérateur ralentit les neutrons sans trop les « avaler ». L'hydrogène ordinaire les capture facilement ; le deutérium (hydrogène lourd) beaucoup moins. Résultat : plus de neutrons « utiles » pour entretenir la réaction en chaîne dans de l'uranium naturel (non enrichi), condition clé pour une pile française en 1939.

1939-1945 : dispersion et continuité sous contrainte

La déclaration de guerre puis l'Occupation brisent l'élan. Halban et Kowarski poursuivent leurs travaux en Grande-Bretagne, puis au Laboratoire de Montréal (programme anglo-canadien), emportant avec eux prototypes, savoirs et eau lourde. Joliot-Curie reste à Paris, protège ce qui peut l'être, entre au Comité de libération et contribue à la Résistance.

Cette dispersion n'est pas synonyme de vide. Les brevets français de 1939 servent de balises juridiques dans les négociations d'après-guerre. Les compétences françaises s'enrichissent au contact des équipes britanniques et canadiennes.

Pourquoi ce chapitre compte

Entre 1932 et 1945, la France a :

• Compris la fission et pensé juridiquement la réaction en chaîne
• Choisi des options techniques (modération, eau lourde) qui conditionnent le cycle du combustible
• Appris, dans la dispersion, à protéger ses atouts (eau lourde, brevets, personnes)

Cette culture du double ancrage science protégée par le droit, droit soutenant l'industrie expliquera la vitesse du décollage français après 1945.

1945-1950 : naissance du CEA et architecture de souveraineté

L'effondrement de 1940 a dispersé équipes, brevets et stocks d'eau lourde. En octobre 1945, le gouvernement provisoire choisit d'organiser la reconquête scientifique et industrielle autour d'un établissement inédit : le Commissariat à l'énergie atomique (CEA). Objectif explicite : réunir recherche, moyens matériels et pouvoirs juridiques pour que la France dispose chez elle des connaissances, des matières et des instruments de l'atome.

Un État-instrument : statut, pouvoirs, missions

Le CEA est créé par ordonnance (18 octobre 1945). Frédéric Joliot-Curie devient Haut-Commissaire, garant des orientations scientifiques ; un Administrateur général pilote l'appareil industriel et budgétaire. L'établissement reçoit :

• un monopole (de fait) sur les matières fissiles et les installations
• des prérogatives régaliennes (secret, contrôle, police matérielle)
• la mission d'assurer tout le cycle : prospection, chimie, métallurgie, piles (réacteurs), radioprotection, applications médicales et industrielles

Choix techniques : uranium naturel + modérateur lourd

Les États-Unis contrôlent l'enrichissement de l'uranium. La France opte donc pour la voie « uranium naturel + modérateur » (eau lourde/graphite), compatible avec ses moyens :

• pas besoin d'enrichir l'uranium (maillon hors de portée en 1945)
• possibilité, à terme, de produire du plutonium dans les piles fonctionnant à l'uranium naturel
• valorisation des stocks d'eau lourde exfiltrés en 1940 et de nouvelles acquisitions

Bâtir la chaîne manquante : chimie, métallurgie, instruments

Encore faut-il fabriquer l'uranium métallique, le façonner, le contenir. Le CEA met en place :

• une filière chimie-métallurgie (l'Usine du Bouchet est montée dès l'après-guerre pour la purification et la métallurgie d'uranium)
• des ateliers d'usinage et gainage (aluminium) pour constituer des éléments combustibles
• des groupes instruments/mesures (dosimètres, chambres d'ionisation, circuits de refroidissement)

L'objectif n'est pas un prototype isolé, mais une capacité reproductible : préparer d'autres piles, d'autres sites, d'autres usages.

ZOÉ (EL-1), première pile française : preuve de souveraineté

Le 15 décembre 1948, la pile ZOÉ (EL-1) diverge au Fort de Châtillon (Fontenay-aux-Roses). Caractéristiques structurantes :

• uranium naturel métallique
• modération à l'eau lourde
• puissance modeste mais suffisante pour former des équipes, produire des radionucléides, apprendre la conduite d'une installation nucléaire

ZOÉ vaut plus que sa puissance : c'est une preuve de faisabilité souveraine. La France sait assembler matières, procédés et instruments sans dépendre des chaînes américaines.

Uranium aujourd'hui, plutonium demain

En choisissant l'uranium naturel modéré, la France se donne la possibilité de produire du plutonium-239 dans des piles futures à plus fort flux. La période 1945-50 prépare donc :

• la recherche-production (piles de recherche, puis piles « productrices »)
• la chimie du retraitement (séparation des actinides et produits de fission)
• la métrologie et la sûreté qui autorisent la montée en puissance

Autrement dit, Zoé n'est pas un aboutissement : c'est la rampe de lancement d'une filière complète scientifique, industrielle, puis stratégique.

1950-1970 : gisements, Marcoule et naissance de la dissuasion

Au sortir de la reconstruction, la France passe de la science outillée à la capacité industrielle : sécuriser l'uranium, bâtir des usines, lancer des piles « productrices » et armer l'État d'une doctrine. En deux décennies, l'uranium devient ressource stratégique et le plutonium, produit industriel, au cœur de la dissuasion.

Organiser l'amont : mines, chimie et cadre juridique

Le CEA structure la chaîne de la roche au métal : pros…