Nucléaire v4.0. On y va ou pas?

Par Denis Delbecq • 8 juin 2012 à 1:34 • Categorie: A la Une
Centrale nucléaire de Gravelines (Nord) © D.Dq

Centrale nucléaire de Gravelines (Nord) © D.Dq

Les différents éléments de la nature affichent des propriétés nucléaires différentes selon le nombre de particules —protons et neutrons— qui forment leur noyau. Ainsi, l’uranium 235 est fissile et peut donc être utilisé directement dans une centrale (voir encadré). A l’inverse, le thorium 232 —tout comme la forme la plus abondante d’uranium, le 238— ne peut être utilisé directement dans un réacteur nucléaire. Comme il n’est pas fissile, il faut le fertiliser à l’aide d’une source de neutrons, qui peuvent provenir d’atomes comme l’uranium 235, ou le plutonium 239 (lire ci-contre). On peut aussi, comme le propose le Prix Nobel de physique Carlo Rubbia, utiliser des neutrons fournis par le faisceau d’un accélérateur de particules, ce qui confère un plus indéniable en terme de sûreté: si on coupe le flux de particules, le réacteur s’arrête tout seul. Cette idée est jugée prometteuse pour incinérer des déchets nucléaires: un petit réacteur de recherche franco-belge piloté par faisceau de neutrons a fonctionné pour la première fois en janvier dernier. Pour produire de l’électricité avec du thorium, en revanche, il faudra de vraies ruptures technologiques. «Un réacteur au thorium piloté par accélérateur améliorerait la sûreté sur certains points, reconnaît Bernard Bigot, administrateur général du Commissariat à l’énergie atomique (CEA), mais il n’empêche pas la fusion de cœur tel qu’on l’a observée à Fukushima. De plus, les accélérateurs consomment beaucoup d’énergie.» Pour Giovanni Bruna, de l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN), «la filière thorium est pénalisée parce qu’elle repose sur une très faible expérience à l’échelle industrielle». Un handicap qui ne permettrait pas, selon lui, de voir le thorium jouer un rôle majeur avant au moins cinquante ans.

Depuis 2001, une douzaine de pays regroupés dans le Forum Génération IV réfléchissent, à l’initiative de la France et des Etats-Unis, à définir des concepts nouveaux d’utilisation de l’énergie nucléaire. «Les enjeux d’une quatrième génération sont multiples, explique Yves Marignac, de Wise-Paris, un organisme d’études spécialisé dans le nucléaire, qui est opposé à cette source d’énergie. Il s’agit de lutter contre la prolifération, d’améliorer la sûreté en cas d’accident majeur, de rallonger la durée des réserves de matières premières et d’éviter l’accumulation de déchets radioactifs à vie longue.» Outre le thorium, deux autres familles de réacteurs sont envisagées pour cette quatrième génération. La première vise à utiliser de l’uranium 235 dans des réacteurs fonctionnant à très haute température pour en améliorer le rendement. Ce serait le moyen de produire plus d’électricité avec moins d’uranium, et donc de réduire la production de déchets nucléaires. La dernière piste de recherches consiste à utiliser de la matière fissile —du plutonium, par exemple— pour fertiliser l’uranium 238, la forme la plus abondante d’uranium. Une démarche qui suppose que les flux de neutrons soient plus énergétiques —on dit rapides— et donc de remplacer l’eau utilisée aujourd’hui pour freiner les particules et extraire la chaleur par un fluide qui n’altère pas les flux de neutrons, comme le sodium liquide, le plomb ou l’hélium gazeux. C’est la direction prise par le Commissariat à l’énergie atomique (CEA) en France, qui veut profiter du savoir-faire en matière de sodium acquis avec le réacteur Superphénix, fermé en 1997.

Nucléaire, une énergie de fission
Les atomes sont formés d’un noyau (un ensemble de protons et de neutrons) et d’électrons qui gravitent autour. L’énergie nucléaire est récupérée lors de la fission d’un gros noyau —l’uranium 235, qui contient 235 protons et neutrons. Bombardé par un neutron lent, il se casse en éléments plus petits en libérant de la chaleur, et d’autres neutrons, qui vont entretenir une réaction en chaîne. En plaçant le réacteur dans un modérateur, de l’eau dans la plupart des centrales actuelles, on freine les neutrons tout en extrayant la chaleur. On peut également imaginer des réacteurs qui utilisent des noyaux fertiles, à l’instar du thorium 232 ou de l’uranium 238, plus abondants sur la planète. Il faut alors les rendre fissiles en les faisant baigner dans un environnement riche en neutrons rapides: en les mélangeant par exemple à du plutonium 239, ou en les irradiant avec une source extérieure de neutrons.
D.Dq

Pour Bernard Bigot, «vers 2050, si le nucléaire se développe comme certains le projettent, les réserves d’uranium 235 risquent d’être hypothéquées, ce qui rend nécessaire de trouver de nouveaux concepts». Car le minerai d’uranium contient moins de 1% de cette forme fissile d’uranium qui est utilisée dans les centrale nucléaires. Il faut donc enrichir ce minerai, ce qui laisse des stocks considérables d’uranium appauvri, constitué pour l’essentiel d’uranium 238, inutilisables aujourd’hui en dépit de l’énergie qu’ils contiennent. «En France, ces stocks représentent l’équivalent de 5000 ans de notre consommation d’énergie au rythme actuel», explique Bernard Bigot. Pour les utiliser, il faut imaginer un nouveau combustible, formé de 10% à 20% de plutonium mélangés à de l’uranium 238, et bien sûr le réacteur capable de l’utiliser. Le CEA met au point un prototype industriel baptisé Astrid, qui pourrait être construit à Cadarache (Bouches-du-Rhône) dans une dizaine d’années. «Ce réacteur pourra produire autant de plutonium qu’il en consomme, pour prolonger les réserves d’énergie, explique Bernard Bigot. Mais on peut surtout s’arranger pour qu’il consomme du plutonium, de manière à réduire les stocks et ne pas léguer ces déchets aux générations futures.» Après 40 années d’industrie nucléaire, la France dispose d’environ 400 tonnes de plutonium sur son sol, alors qu’il faut moins d’une dizaine de kilos pour faire une bombe atomique.

Pour Yves Marignac, la quatrième génération est un habillage des échecs de l’industrie nucléaire qui n’a pas réussi à développer de filière vraiment nouvelles depuis quarante ans. Après la première génération apparue dans les années 1950, qui a permis de tester diverses solutions, la deuxième génération —apparue dans les années soixante-dix—avait consacré les réacteurs brûlant de l’uranium et refroidis à l’eau, qui représentent la quasi-totalité du parc actuel. La troisième, conçue au début des années 1990, n’est en réalité, à l’instar des réacteurs français EPR ou américain AP1000, qu’une évolution de la précédente censée améliorer la sûreté. «La quatrième génération est donc un piège dialectique qui repose sur l’idée que le nucléaire actuel n’est pas satisfaisant mais qu’on parviendra demain à le rendre durable», affirme Yves Marignac. Autrement dit, en affirmant pouvoir régler à l’avenir la question de la dangerosité des déchets, l’industrie justifierait la poursuite du déploiement de réacteurs de 3e génération. «L’horizon de développement d’Astrid, autour des années 2020, a été choisi avec soin. Il est assez proche pour financer un intense programme de travail (1), et suffisamment éloigné pour ne pas gêner l’essor du réacteur EPR.» Yves Marignac craint notamment les problèmes liés à l’utilisation massive de plutonium dans de futurs réacteurs. «Le meilleur moyen de lutter contre la prolifération est de laisser le plutonium dans le combustible usagé, dont il est extrêmement difficile à extraire pour en faire des armes. Ce n’est pas en le séparant et en multipliant les transports.» Pour ses partisans, à l’inverse, la quatrième génération permettra de concentrer les déchets, tout en multipliant par cent les réserves d’énergie. «Elle pourra aussi transmuter des déchets à vie longue en les transformant en éléments à vie courte ou stables, avance Giovanni Bruna. D’un point de vue de la sûreté, il s’agit de faire aussi bien —voire mieux— qu’un réacteur comme l’EPR. «Aujourd’hui, on tolère qu’un accident libère des rejets qui demandent des actions en direction de la population, comme la distribution d’iode ou l’évacuation, confirme Jean Couturier, de l’IRSN. Dans la 4e génération, l’objectif est qu’un accident reste confiné en toutes circonstances.» Si c’était le cas, ce serait un grand progrès.

(1) Le CEA s’est vu attribuer 650 millions d’euros, dans le cadre du grand emprunt, pour financer les travaux sur le réacteur Astrid.

[NB] Cet article a été commandé, livré il y a quelques mois, puis refusé récemment (mais payé en partie) par un magazine français qui a décidé de ne pas le publier, au motif de la trop grande complexité du sujet pour son lectorat. Dont acte. Je le livre tel qu’écrit dans sa première version, tous les protagonistes ayant donné leur accord pour ce changement de lieu de publication.

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