Le caractère mystérieux de l’énergie nucléaire et l’aura scientifique qui l’entoure masquent pour beaucoup la réalité de son utilisation dans les centrales nucléaires: il s’agit de chauffer de l’eau sous une pression suffisante, ou de la faire bouillir, afin de produire de la vapeur produisant à son tour de l’électricité grâce à un turboalternateur, comme dans une chaudière à charbon. Un réacteur nucléaire est une chaudière dans laquelle la chaleur, au lieu d’être produite par la combustion du charbon par exemple, est produite par la fission des noyaux d’uranium 235 contenus dans le combustible (des «crayons» d’uranium ou d’oxyde d’uranium).
     La fission est en quelque sorte une explosion du noyau d’uranium, provoquée par sa rencontre avec un neutron qui donne naissance à des produits de fission, morceaux du noyau initial, et à quelques neutrons qui, à leur tour, vont provoquer des fissions dans les noyaux voisins: c’est la réaction en chaîne.
     Ces produits de fission sont propulsés à grande vitesse par cette explosion, provoquant la montée en température du combustible. Ils sont instables et par conséquent fortement radioactifs, émettant des rayonnements qui produisent à leur tour un réchauffement du combustible. L’entretien de la réaction en chaîne dans le réacteur permet de chauffer l’eau ou de la faire bouillir sous une pression suffisante pour produire de la vapeur permettant ensuite de produire de l’électricité. Dans les réacteurs du type de ceux équipant presque toutes les centrales nucléaires au monde, la chaleur du combustible est évacuée par de l’eau (réacteurs à eau sous pression) ou par la vapeur produite par l’ébullition de l’eau (réacteurs à eau bouillante).
     Tout l’objet d’un réacteur nucléaire est donc de produire cette chaleur. L’inconvénient est que cette production de chaleur est accompagnée de la production de matières radioactives extrêmement dangereuses et l’objet de la sûreté nucléaire est d’empêcher que ces matières radioactives s’échappent du réacteur du fait d’un accident qui détruirait les protections du milieu contenant les combustibles et dans lequel se produit la réaction en chaîne, le «cœur» du réacteur.
     En situation normale, par exemple, pour remplacer les combustibles usés par des combustibles neufs, ou en situation d’alerte par rapport à un accident possible pour une cause externe ou interne, on arrête la réaction en chaîne grâce à des barres de contrôle dont le matériau absorbe les neutrons. Mais, du fait de la chaleur que continuent à produire les produits de fission radioactifs, il faut absolument continuer à refroidir les combustibles et donc à faire circuler l’eau de refroidissement.
     L’accident le plus redouté est la perte du refroidissement, soit du fait de défaillances techniques dans le fonctionnement des systèmes de sécurité (accident de Three Mile Island aux Etats-Unis en 1979), soit du fait de la perte d’alimentation électrique des pompes (défaillance du réseau, non fonctionnement des diesels de secours, par exemple à cause d’une inondation ou de la destruction de la salle des machines, accident de Fukushima au Japon). Si le cœur du réacteur n’est pas refroidi, la chaleur résiduelle, qui reste considérable, conduit à la détérioration du combustible qui peut aller jusqu’à fondre, partiellement ou totalement.