Nucléaire : 1000 réacteurs en 2040
Date: Fri, 26 Mar 2010 00:30:29 +0100
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Subject: [rezo-actu] Nucléaire : 1000 réacteurs en 2040
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Le 25 mars 2010 par Ana Lutzky
Interview de Bertrand Barré, conseiller scientifique d'Areva.
Bertrand Barré a fait l’intégralité de sa carrière au CEA, depuis ses débuts en 1974 jusqu’à son poste actuel. Il a effectué quelques détachements dans l’industrie, en particulier chez Areva TA (fabricant de chaudières nucléaires pour les sous-marins) et à la Cogema. Aujourd’hui, son poste de conseiller scientifique est dans la continuité de celui qu’il occupait depuis la création d’Areva, en 2001, où il était chargé de la communication scientifique de l’entreprise. Son rôle est de communiquer sur cette énergie, du côté de la vulgarisation, au travers de conférences, de cours, en participant à des débats incluant aussi des associations anti-nucléaires, et du côté technique où il reste au fait des dernières avancées technologiques et publie des documents à caractère technique.
Dans un article très remarquédu 22 mars, le Times s’est fait l’écho des propos d’Anne Lauvergeon sur les recherches d’Areva concernant un réacteur produisant moins de déchets. Evoquait-elle la quatrième génération de réacteurs à fission ?
Oui, Areva travaille avec EDF et le CEA sur la génération 4, qui doit voir le jour en 2040. Le texte comporte d’ailleurs quelques inexactitudes : il compare le réacteur de génération 4 avec la fusion, ce qui n’a pas de raison d’être.
Des propos sortis de leur contexte
Les propos d’Anne Lauvergeon sur un réacteur capable de "détruire" les déchets les plus dangereux ont été largement repris dans la presse hexagonale. Selon l'attachée de presse d'Areva, Anne Lauvergeon n'avait évoqué le sujet « que quelques minutes » avec le journaliste du Times, alors qu’elle évoquait « l’acceptation par le public des réacteurs en France, et la question des déchets ». L’entretien était destiné à un portrait paru le 8 mars. L’article du Times fait en particulier la comparaison avec les recherches menées par l’Institut d’étude de la fusion (IFS) d’Austin (Texas) et qui consistent à créer un réacteur hybride, mélangeant la fusion et la fission nucléaire, pour détruire 99% des actinides. Depuis, le journaliste britannique a décidé de consacrer un article de fond au sujet des technologies de la fusion et de la fission, indique encore Areva.
Faut-il comprendre que les recherches s’accélèrent dans le domaine ?
Disons que le contexte est différent aujourd’hui. Avec la forte croissance du nucléaire, appelée aussi «renouveau du nucléaire», nous projetons d’avoir non plus 400 réacteurs dans le monde, mais 1000, voire 2000 réacteurs en 2040. La rareté des ressources en uranium posera problème. En l’état, la question de la rareté du minerai ne se pose que dans deux siècles. Mais si le nombre de réacteurs est multiplié par 4, la question se pose beaucoup plus rapidement !
Les réacteurs actuels sont-ils trop peu économes en uranium ?
En termes d’utilisation de l’uranium, les générations 2 ou 3 des réacteurs à fission sont équivalentes. En effet, l’uranium naturel ne contient que 0,7% d’uranium 235 (U235), fissile, celui qui dégage l’énergie colossale de la fission sous l'effet des neutrons. Les 99,3% restants étant constitués d’uranium 238 (U238). Or dans les réacteurs actuels, on ne brûle que l’U235. Les réacteurs actuels n’utilisent donc que moins de 1% de l’énergie de fission ! Cela n’a pas été gênant jusqu'à présent, parce que l’uranium n’est pas une ressource rare : même si l’on « utilise mal » l’uranium, nous privilégions un liquide de refroidissement simple à utiliser tel que l’eau.
Plus précisément, dans les réacteurs à eau sous pression (REP), les plus répandus, on utilise de l’uranium dont on a modifié les proportions par une étape d’enrichissement en 4% d’U235 et 96 % d’U238. Ainsi, sur 8kg d’uranium naturel, seul 1 kg est enrichi et destiné au combustible du réacteur, tandis que 7 kg sont appauvris.
Combustible nucléaire
Avant. Dans un combustible neuf de réacteur aujourd’hui, on trouve 500 kg d’uranium enrichi à 4%.
Après. Au bout de 4-5 ans, le combustible usé est retiré du réacteur. On y trouve alors :
475 kg d’uranium enrichi à 0,9%,
5 kg de plutonium,
19 kg de produits de fission,
1 kg d’actinides mineurs.
Ces deux derniers constituent les déchets finaux.
Que deviennent ces 7 kg d’uranium appauvri ?
Aujourd’hui, cet uranium appauvri est entreposé à Pierrelatte et à Bessine. On peut tenter de l’appauvrir un peu plus, en quelque sorte « gratouiller », mais globalement, à l’heure actuelle, il n’est pas utilisable.
La génération 4 va-t-elle permettre de mettre à profit ces stocks non utilisés ? Quel en est le principe ?
Dans les réacteurs actuels, un matériau léger, de l’eau par exemple, ralentit la vitesse des neutrons. Le principe de la génération 4 est au contraire de ne pas ralentir les neutrons, afin de pouvoir brûler de l’U238, à disposition en grande quantité. L'uranium appauvri peut donc devenir un combustible.
Conséquence : il est nécessaire de changer le liquide de refroidissement. Dans cette perspective, le réacteur peut être refroidi au plomb fondu, comme l’étudient les Russes, ou bien au sodium, ou encore au gaz. Cela revient à dire qu’il faut changer toute la centrale : toute l’expérience accumulée sur l’eau doit être revue.
Quelle est la voie explorée par la France ?
La France s’est focalisée sur le réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium, du fait de l’expérience déjà accumulée sur le réacteur Superphénix. La technologie sur laquelle elle travaille est ainsi une version très moderne de Superphénix. La France travaille également sur un réacteur à neutrons rapides refroidi au gaz, mais cette technologie ne sera pas disponible en 2040.
Cela s’inscrit dans un contexte : la recherche sur les réacteurs de quatrième génération est à l’ordre du jour depuis 2000 : 13 pays (Argentine, Brésil, Canada, Chine, France, Japon, Corée du Sud, Afrique du Sud, Suisse, Royaume-Uni, Russie, États-Unis et Union européenne, ndlr) ont mis en commun leur connaissances pour réaliser des recherches. Six portraits robots de technologies à explorer d’ici à 2040 ont été dressés, dont quatre concernant les neutrons rapides.
Qu'en est-il de la fusion ? En quoi se différencie-t-elle de la fission génération 4 ?
La fusion est très différente : elle consiste à rapprocher des noyaux d’atomes très légers, tels que l’hydrogène, l’un contenant un proton et un neutron, l’autre contenant un proton et deux neutrons. La fission concerne au contraire des noyaux très lourds, comme l’uranium ou le plutonium. La recherche sur la fusion nucléaire continue son « petit bonhomme de chemin », dans le cadre du projet ITER, à l’échéance plus lointaine.
Pour revenir à la génération 4 : quelle est la problématique des déchets ? Anne Lauvergeon a en effet indiqué au Times qu’en laboratoire aujourd’hui, Areva était capable de détruire les actinides en les faisant disparaître dans un réacteur spécial. Qu'est-ce que cela signifie ?
Lors de la fission des noyaux, des « morceaux » restent. Parfois, un neutron n’a pas pu réaliser correctement la fission, et l’atome d’uranium devient du neptunium, de l’américium : des éléments de plus en plus lourds appelés actinides mineurs, et dont la radioactivité décroit très lentement.
Parmi les déchets finaux en effet, deux catégories de déchets existent : les produits de fission sont les plus actifs pendant 500 ans, mais leur radioactivité disparait également le plus vite. Pour les actinides mineurs, c’est exactement le contraire. La période est de plusieurs milliers d’années.
Avec la génération 4, les neutrons rapides vont permettre que ces noyaux lourds puissent fissionner également : c’est la transmutation. Le principe est de remettre ces actinides dans un nouveau réacteur afin d’en faire à leur tour des produits de fission. La quatrième génération permet dès lors d’obtenir des déchets finaux de plus petite durée de vie radioactive. (voir encadré)
Quelles sont les échéances pour concrétiser cette technologie de transmutation ?
En 2006, le Parlement a passé une loi sur la gestion durable des déchets radioactifs. La transmutation y est mentionnée. La France doit disposer d’un démonstrateur pour 2020 : l’échéance approche ! « Astrid » est le nom de code du programme sur lequel travaillent des chercheurs du CEA, d’Areva et d’EDF afin de mettre sur pied ce démonstrateur. Actuellement au stade d’avant-projet, les chercheurs devront en 2012 avoir choisi l’option qu’ils privilégieront parmi les plusieurs voies possibles.
Nous ne partons pas de zéro, avec l’expérience que nous avons accumulée sur Superphénix. Mais le pari n’est pas mince : nous devons répondre à des normes de sécurité aussi exigeantes que celles de la génération 3 : il ne s’agit pas simplement de dépoussiérer Superphénix, mais bien de construire un réacteur à la pointe.
La technologie de refroidissement au gaz, pour sa part, ne sera pas prête pour 2040. Il n’est pas possible d’en appréhender entièrement l’enjeu dès aujourd’hui. Si l’échéance à laquelle la planète disposera de 1000 réacteurs est 2070, peut-être vaut-il mieux attendre de disposer de la technologie au gaz. S’il s’agit plutôt de 2040, alors il nous faut une technologie au sodium disponible. Le contexte est encore incertain. C’est toute la beauté et la difficulté de la recherche !
Naturel, mon uranium ?
(extrait d'un article consécutif à la fuite accidentelle d'uranium dans l'environnement au Tricastin en Juillet 2008)
« Dans la terre, sous votre jardin, l'uranium existe sous deux formes principales. L'U238 qui représente 99,27% de la masse existant dans la nature, et l'U235, dit « fissile », qui représente 0,72% en masse », explique Bruno Chareyron, ingénieur en physique nucléaire responsable du Laboratoire Criirad . L'uranium fissile est utilisé pour fabriquer du combustible nucléaire ou des bombes atomiques, parce que capable de dégager de l'énergie sous l'effet des neutrons.
Au niveau d'une mine d'uranium, les concentrations sont beaucoup plus fortes que dans un quelconque jardin : respectivement, 20 000 becquerels d'uranium par kg de terre contre 40 seulement. "L'uranium qui est remonté d'une mine sous forme de minerais est encore accompagné de descendants radioactifs comme le polonium, le radium. Le premier processus industriel de transformation consiste à le séparer des autres éléments chimiques pour en extraire une pâte d'uranium pur, le «yellow cake» ".
Abus de langage. Le yellow cake est ainsi un concentré d'uranium « naturel » dans ce sens que la proportion entre les deux isotopes U235 et U238 respecte le ratio que l'on observe dans la nature. Mais la concentration en uranium 238 est de l'ordre de 10 millions de becquerels par kilogramme. « En fait, il s'agit bien, déjà, d'un uranium industriel, parce qu'il est beaucoup plus concentré que l'uranium existant dans la nature. Areva joue sur cet abus de langage », explique Bruno Chareyron. « Or tous les isotopes de l'uranium sont radioactifs et présentent des risques pour la santé ».
Ensuite, la pâte d'uranium (yellow cake) est transformée par l'usine de Comurhex en tetrafluorure d'uranium (UF4), une poudre. Puis l'usine Comurhex convertit la poudre (UF4) en gaz : de l'hexaflorure d'uranium (UF6), forme sous laquelle l'uranium est enrichi à l'usine Eurodif (en 2012, l'usine Georges Besse II prendra le relais). « C'est lors du processus d'enrichissement que le ratio entre les isotopes U235 et U238 est modifié. Si l'U235 est présent à la hauteur de 3%, ce n'est pas de l'uranium « naturel ». S'il est présent à 0,6% au lieu de 0,72%, c'est que l'uranium a été appauvri, et c'est aussi le résultat d'un processus industriel. »
Source : Tricastin, la plaque tournante de l'Uranium, le 18/07/2008