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SOMMAIRE
                                                    DOSSIER                                                                                                                                                                                                                                       L’ÉDITO
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  DE NOBUO TANAKA,

                                                              VOYAGE AU CŒUR                                                                                                                                                                                                                      Directeur exécutif de l’AIE
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  (Agence internationale
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  de l’énergie)

                                                              DU COMBUSTIBLE
                                                                                                                                              04                                                                    10                                          C’EST D’UNE RÉVOLUTION
                                                              NUCLÉAIRE                                                                                                                                                                                         DONT NOUS AVONS BESOIN
                                                                                                                                                                                                  ÉLECTRON LIBRE
                                                                                                                                                                                                  Europe : à quand un marché
                                                                                                                                                                                                  unique de l’énergie ?
                    Demande énergétique en progression, ressources naturelles en baisse, émissions de


                                                                                                                                                                                                                                                                D
                                                                                                                                                                                        L’Europe de l’énergie n’existe pas… encore. Quantité                                     ans son prochain rapport, Energy Technology
                    gaz à effet de serre menaçantes: pas facile de résoudre une équation pourtant vitale                                                                                de normes et de procédures diffèrent d’un pays à l’autre,                                Perspectives, 2008, l’AIE se focalise sur les moyens
                                                                                                                                                                                        les interconnexions entre réseaux demeurent insuffisantes…
                    pour la planète. La relance du nucléaire observée dans plusieurs pays peut apporter                                                                                                                                                                          de parvenir à réduire de moitié nos émissions de
                                                                                                                                                                                        Comment surmonter ces difficultés pour créer un véritable
                                                                                                                                                                                                                                                                                 CO2 d’ici à 2050. La première piste concerne l’amé-
                    une partie de la solution. L’occasion de plonger au cœur de cette industrie en décou-                                                                               espace Schengen de l’énergie ? Jean-Marie Chevalier,
                                                                                                                                                                                                                                                                                 lioration de l’efficacité énergétique, qui peut être
                                                                                                                                                                                        coauteur d’un rapport sur la question réalisé dans le cadre
                    vrant les différentes « vies » du combustible nucléaire.                                                                                                                                                                                    réalisée à un coût négatif. La seconde porte sur la réduction des
                                                                                                                                                                                        du Conseil économique et social, livre son point de vue.
                                                                                                                                                                                                                                                                émissions dans la production d’énergie, un secteur qui nécessiterait
                                                                                                                                                                                                                                                                une totale « décarbonisation ». Avec la croissance actuelle des
                                                                                                                                                                                                                                                                besoins en électricité, cela exigerait qu’entre 2010 et 2050, 38 centrales
                                                                                                                                                                                                                                                                à charbon et 20 centrales à gaz soient équipées chaque année d’un



                                                                                                                                                                                        15
                                                                                                                                                                                                                                                                système de captage et de stockage du CO2. Outre cela, nous devrions
✔ En couverture

                                                                               12
                                                                                                                                                                                                                                                                construire 26 centrales nucléaires par an, en même temps que
       Pastilles de                                                                                                                                                                                                                                             17000 éoliennes… Enfin, il nous faudrait diviser par huit l’intensité
       combustible
                                                                                                                                                                                                                                                                en carbone dans les transports. Ce dernier objectif est assurément
       nucléaire,                                                                                                                                                                                 PERSPECTIVES
                                                                                                                                                                                              (
       Romans (France)                                                                                                                                                                       (                                                                  le plus complexe et le plus coûteux, du fait d’une croissance très
                                                                                                                                                                                                  Énergie et climat : le plan
                                                                                           DÉCRYPTAGE
                                                                                 V                                                                                                                                                                              soutenue et d’un potentiel d’amélioration limité, essentiellement
                                                                                           Capter et stocker le C02                                                                               de Bruxelles mis à l’épreuve
                                                                                                                                                                                                                                                                fondé sur les technologies actuelles.
alternatives                                                                              C’est une voie prometteuse pour combattre                                                     Très ambitieuses, les mesures pour réduire les émissions
                                                                                                                                                                                                                                                                L’investissement pour parvenir à un tel changement est gigantesque.
                                                                                le réchauffement climatique: récupérer le gaz                                                           de gaz à effet de serre présentées début 2008 par
2 e trimestre 2008
                                                                                                                                                                                                                                                                Nos premières analyses l’évaluent à 50 milliards de dollars, dans
                                                                                carbonique produit par l’industrie et l’enfouir                                                         la Commission européenne se heurtent à deux obstacles:
Directeur de la publication: Michel-Hubert Jamard.
                                                                                                                                                                                                                                                                les conditions d’utilisation actuelles. La « décarbonisation » dans
                                                                                en profondeur. Des processus complexes sur le plan
Rédaction: Thierry Piérard, Virginie Lepetit.                                                                                                                                           une incontestable frilosité des industriels et l’absence
Crédits photos : Taillat, Lesage, Geoffray, Pauquet/                                                                                                                                                                                                            l’énergie justifierait un coût à la tonne de CO2 de 50 dollars et nous
                                                                                technique… et encore coûteux. Revue de détail.                                                          de réponse à la question cruciale de leur financement.
AREVA (couv., p. 4, 6, 7, 9), OCDE/AIE (p. 3),
                                                                                                                                                                                                                                                                amènerait à 200, voire 500 dollars, pour améliorer en profondeur
M. Bennett Kress & Associates (p. 9), 4 Vents (p. 9),
                                                                                                                                                                                                                                                                le secteur des transports. Avec, en plus, un volontarisme politique
Franck Beloncle (p. 10), StatoilHydro (p. 14),
D. Gys/Réa (p. 15), C. Van Der Eecken/Réa (p. 16),


                                                                                                                                                                                                                                          19
                                                                                                                                              18
                                                                                                                                                                                                                                                                et des transformations sur le plan technologique d’une ampleur
                                                                                          L’ESSENTIEL                                                                                             KIOSQUE Une sélection d’ouvrages
Caccuri/ Contrasto-Réa (p. 16), Studio Pons/
                                                                                                                                                                                                                                                                inégalée. Cela induirait une véritable révolution énergétique afin
Photononstop (p. 17), CERN (p. 18), J. Rezac/Réa (p. 20)                                  Recherche, environnement, transport…                                                                    et de sites Internet pour approfondir
Illustrations : Mr Suprême (p. 11), A. Dagan (p. 12).                                                                                                                                                                                                           de modifier radicalement la manière dont nous produisons et
                                                                                          L’actualité de l’énergie au crible d’Alternatives.                                                      les thèmes abordés dans ce numéro.
                                            : 7951
Conception et réalisation:
                                                                                                                                                                                                                                                                utilisons l’énergie. ■


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                                                                                     60 %                                                                                               2012                                                          2,3 MW
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Certification papier (novatech gloss) : pâte FSC de source mixte et ECF
                                                                                     Tel est le niveau de la dépendance de l’Italie vis-à-vis du gaz pour produire son électricité.     C’est à cet horizon que l’indication de la performance        C’est la puissance de la première éolienne flottante qui sera construite
(sans chlore), ISO 9706, ISO 9001, ISO 14001 conforme à la directive
                                                                                                                                                                                        énergétique des biens immobiliers dans les petites annonces   l’an prochain au large de la Norvège par la compagnie pétrolière norvégienne
98/638 CE relative à la teneur en métaux lourds, contact alimentaire                 C’est pour accroître son indépendance énergétique, « produire de l'énergie à grande échelle
norme 89/109/CEE. Encres utilisées dites écologiques (100 % végétales).
                                                                                                                                                                                        deviendra obligatoire en France. Le bâtiment est le secteur   StatoilHydro. Des éoliennes off-shore existent déjà dans de nombreux endroits
                                                                                     et de manière sûre, à des coûts compétitifs et dans le respect de l’environnement » que,
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                                                                                     au mois de mai, le ministre italien du Développement économique, Claudio Scajola,                  économique le plus gros consommateur d'énergie en France.     au monde, mais elles sont statiques, car amarrées au fond de la mer.
L’énergie est notre avenir,                                                          a indiqué que son pays allait s’engager dans la construction de centrales nucléaires de nouvelle   Il représente 42,5 % de la consommation d'énergie finale      Une éolienne flottante, qui peut être facilement déplacée, permet de
                                                                                     génération. L'Italie avait renoncé au nucléaire lors d'un référendum organisé en 1987.             et génère 23 % des émissions nationales de CO2.               positionner la turbine dans des eaux plus profondes, souvent plus venteuses.
économisons-la!
DOSSIER         Un tour d’horizon sur l’un des enjeux liés à l’énergie




                                                                                                                                      Une demande énergétique en constante progression, des ressources naturelles
                                                                                                                                      qui, elles, diminuent, des émissions de gaz à effet de serre menaçantes pour
                                                                                                                                      notre environnement : pas facile de résoudre une équation pourtant vitale
                                                                                                                                      pour la planète. La relance du nucléaire observée dans plusieurs pays peut
                                                                                                                                      apporter une partie de la solution. L’occasion de plonger au cœur de cette
                                                                                                                                      industrie en découvrant les différentes « vies » du combustible nucléaire.




                                                                                                                                      L
                                                                                                                                                        es besoins mondiaux en                  transformé en oxyde d’uranium (U3O8). Le
                                                                                                                                                                                                                                                     Trois pays contrôlent 60 %
                                                                                                                                                        énergie vont augmenter, sous            minerai est broyé, puis dissous dans l’acide
                                                                                                                                                                                                                                                     de la production d’uranium
                                                                                                                                                        la pression conjuguée de la             sulfurique pour obtenir une poudre jaune,
                                                                                                                                                                                                                                                     CLASSEMENT DES PRINCIPAUX PAYS PRODUCTEURS
                                                                                                                                                        croissance démographique,               appelée yellow cake (ou uranium concentré),




     VOYAGE AU CŒUR
                                                                                                                                                                                                                                                     D’URANIUM (en tonnes)
                                                                                                                                                        de l’accès du plus grand                qui comporte en moyenne 80 % d’uranium.
                                                                                                                                                        nombre à l’énergie et du                Le yellow cake contient encore des impure-           Rang         Pays         Production         %
                                                                                                                                                        développement économique.               tés diverses qui le rendent inutilisable en          1         Canada                 9481 23 %
                                                                                                                                      Le nucléaire est l’une des solutions qui                  l’état. Il est purifié lors des opérations de        2         Australie              8611 21 %
                                                                                                                                      permettent de répondre à ce défi sans émettre             conversion de l’uranium en hexafluorure              3         Kazakhstan             6637 16 %



     DU COMBUSTIBLE
                                                                                                                                      de gaz à effet de serre. On ne parle le plus              d’uranium (UF6).                                     4         Russie                 3413   8%
                                                                                                                                      souvent du nucléaire que pour évoquer                                                                          5         Niger                  3155   8%
                                                                                                                                      les centrales ou les déchets, sans savoir que ce            De nouveaux gisements vont être exploités          6         Namibie                2881   7%
                                                                                                                                                                                                                                                     7         Ouzbékistan            2300   5%
                                                                                                                                      ne sont que deux éléments d’une longue chaîne.            Selon l’Agence pour l’énergie nucléaire (AEN),
                                                                                                                                                                                                                                                     8         États-Unis             1800   4%



     NUCLÉAIRE
                                                                                                                                      La filière nucléaire est structurée par les diffé-        les besoins mondiaux annuels en uranium
                                                                                                                                                                                                                                                     9         Chine                   950   2%
                                                                                                                                      rentes étapes du cycle du combustible, qui sont           s’élevaient à 67320 tonnes au 1er janvier 2005.
                                                                                                                                                                                                                                                     10        Ukraine                 900   2%
                                                                                                                                      regroupées en deux grandes phases: l’« amont »            Insuffisante, la production mondiale couvre
                                                                                                                                                                                                                                                     Total Top 10                    40128 95 %
                                                                                                                                      et l’« aval » du cycle, encadrant la phase de             un peu moins des deux tiers de la consom-
                                                                                                                                      production d’électricité en réacteur.                     mation. L’épuisement des stocks et la hausse         Autres                           1572   4%
                                                                                                                                                                                                de la demande rendent nécessaire l’exploita-         Production mondiale             41700 100 %
                                                                                                                                      1. L’extraction et la conversion                          tion de nouveaux gisements.
                                                                                                                                      de l’uranium                                                                                                 Source: AREVA 2007.
                                                                                                                                                                                                Quant aux ressources, elles sont de différents
                                                                                                                                      L’uranium est extrait de mines à ciel ouvert              ordres. Les ressources identifiées, « ressources
                                                                                                                                      ou de galeries souterraines. Généralement,                raisonnablement assurées » et ressources           ressources conventionnelles non encore
                                                                                                                                      les roches extraites contiennent peu de mine-             « inférées », autrement dit les gisements décou-   découvertes (« pronostiquées » et/ou « spécu-
                                                                                                                                      rais. La concentration en uranium naturel                 verts, étudiés et correctement évalués, étaient    latives »), qui équivaudraient à 10 millions de
                                                                                                                                      est de l’ordre de 0,2 à 2 %; il atteint 14 %              estimées au 1 er janvier 2005 à environ            tonnes. Le niveau des réserves dépend du prix
                                                                                                                                      dans quelques mines exceptionnelles au                    15 millions de tonnes, soit plus de 200 ans de     que l’on souhaite consentir pour les récupérer.
                                                                                                                                      Canada. Des opérations de concentration sont              réserve au rythme de consommation actuel.          Or, le cours de l’uranium a beaucoup augmenté
                                                                                                                                      alors effectuées sur l’uranium naturel, qui est           L’OCDE et l’AIEA distinguent également les         ces dernières années : il a été multiplié par
                                                                                                                                                                                                                                                   quinze entre la fin de l’année 2001 et l’année
                                                                                                                                                                                                                                                   2007, passant de 19 $/kg à près de 300 $/kg.
                                                                                                                                                91 nouveaux réacteurs                                                                              Il est donc devenu rentable d’exploiter de
                                                                                                                                                                                                                                                   nouveaux gisements.
                                                                                                                                                sont actuellement en construction ou en projet
                                                                                                                                        À la fin 2006, 438 réacteurs étaient en service                                                              Une répartition des réserves équilibrée
                                                                                                                                                                                             sous pression (REP). L’eau d’un circuit primaire,
                                                                                                                                        dans 31 pays, représentant environ 371 GW de         en contact avec les gaines du combustible, est        À l’inverse de la répartition inégale des
                                                                                                                                        puissance installée. À cette même date, 29 réac-     maintenue sous pression pour éviter l’ébullition.     réserves d’hydrocarbures (70 % des réserves
                                                                                                                                        teurs étaient en construction et 62 en commande      La chaleur récupérée est transférée à un circuit
                                                                                                                                                                                                                                                   de pétrole et 40 % des réserves de gaz se
                                                                                                                                        ou en projet. Dans le monde, les réacteurs à eau     d’eau secondaire qui produit de la vapeur. Celle-
                                                                                                                                                                                                                                                   trouvent au Moyen-Orient), la répartition rela-
                                                                                                                                        légère dominent le marché. Les deux grands           ci fait tourner une turbine qui entraîne l’alterna-
                                                                                           ✔ Yellow cake: la première                                                                                                                              tivement équilibrée des réserves d’uranium
                                                                                             transformation du minerai                  types de réacteurs à eau légère sont les réacteurs   teur produisant de l’électricité. L’eau du circuit
                                                                                                                                                                                                                                                   dans le monde permet aux exploitants de
                                                                                               Après concassage et broyage,             à eau bouillante (REB) et les réacteurs à eau        secondaire est condensée, refroidie et recyclée.
                                                                                               le minerai d’uranium subit plusieurs
                                                                                                                                                                                                                                                   centrales nucléaires d’être peu exposés aux
                                                                                               traitements chimiques destinés
                                                                                               à augmenter la teneur en uranium

04                                                                                                                                                                                                                                                                                                    05
                                                                                               à 80 %. C’est ce que l’on appelle
                                                                                               le yellow cake.
     / NUMÉRO 18 / ALTERNATIVES                                                                                                                                                                                                                                          NUMÉRO 18 / ALTERNATIVES /
DOSSIER



         risques géopolitiques. Les pays industria-     alors que la quantité de produits de fission
     lisés de l’OCDE, principaux utilisateurs de        augmente. Le combustible devient de moins
     l’énergie nucléaire, possèdent environ 40 % des    en moins réactif et finit par ne plus produire
     réserves mondiales d’uranium. L ’Australie vient   d’énergie: quand il est usé, il doit être remplacé
     en tête (avec 23 % des réserves totales mon-       par du combustible neuf.
     diales), suivie du Kazakhstan (18,5 %), du         Le traitement du combustible usé consiste
     Canada (9,5 %), de l’Afrique du Sud (8,6 %),       à séparer les matières valorisables (uranium et
     des États-Unis (7,5 %), de la Russie (5,8 %),      plutonium) des déchets ultimes, qui seront
     de la Namibie (5,6 %) et du Niger (5 %).           conditionnés. Sur 100 kg de combustibles usés,
                                                        on récupère ainsi environ 95 kg d’uranium,
     2. L’enrichissement de l’uranium                   1 kg de plutonium, le reste étant constitué de
     et la fabrication du combustible                   produits de fission et des actinides mineurs
     L’uranium naturel est un mélange de deux           (ces deux dernières catégories constituant les
     isotopes (ou atomes) : l’U238 et l’U235, dans      déchets ultimes qui seront vitrifiés).                                                                                                                   2                                      3
     des proportions respectives de 99,3 % et           Une partie de l’uranium issu du traitement des
                                                                                                                             1
     0,7 %. Seul l’uranium 235 subit facilement         combustibles usés est recyclée sous forme de
     le phénomène de la fission à l’origine de la       combustibles, le reste est entreposé. Le pluto-
                                                                                                                                                                                                                                                                                      4
                                                                                                                        Les huit vies
     production d’énergie dans le cœur du réac-         nium permet de fabriquer un autre type de
     teur nucléaire. Pour fonctionner, les réacteurs    combustible: le MOX, mélange d’oxydes d’ura-
                                                                                                                        du combustible
     à eau (technologie employée pour 85 % des          nium et de plutonium (voir « Zoom » page 7).
     réacteurs dans le monde) requièrent un ura-        Ces opérations de traitement et de recyclage
                                                                                                                          1. Exploitation du minerai d’uranium
     nium plus riche en U235. L’enrichissement          accroissent l’indépendance énergétique des                           Mine à ciel ouvert de Somaïr (Niger)
     consiste à augmenter la proportion d’U235          pays qui y ont recours, en valorisant le potentiel                2. Conversion de l’uranium
                                                                                                                             Usine de conversion de l'UF4 en UF6, site du Tricastin (France)
     jusqu’à une valeur comprise entre 3 et 5 %.        énergétique des matières (uranium et pluto-
                                                                                                                          3. Enrichissement de l’uranium par diffusion gazeuse
                                                        nium) et en économisant des ressources fraîches                      Usine Georges Besse, site du Tricastin (France)
       Des techniques toujours en évolution             d’uranium. En outre, ces étapes du cycle du                       4. Fabrication du combustible
                                                                                                                             Contrôle visuel d’un assemblage, Romans (France)
     Deux techniques sont utilisées dans le monde:      combustible permettent de réduire le volume
                                                                                                                          5. Chargement d’un réacteur
     la diffusion gazeuse et l’ultracentrifugation      et la radiotoxicité des combustibles usés. Le                        Centrale nucléaire de Civaux
     (voir « mot à mot » page 9). En France, depuis     marché de l’uranium a connu des tensions                          6. Traitement du combustible usé
                                                                                                                             Entreposage des combustibles usés en piscine,
     1978, on utilise la technologie de la diffusion    croissantes, avec une offre augmentant moins                         établissement de La Hague (France)
     gazeuse. Ce procédé, pénalisant par sa forte       vite que la demande. Même s’il s’est infléchi                     7. Fabrication de combustibles MOX
                                                                                                                             Tri des pastilles, site de Melox (France)
     consommation en électricité, est en cours de       ces derniers mois, le prix de l’uranium n’avait
                                                                                                                          8. Vitrification des déchets ultimes
                                                                                                                                                                                                                                                  8
     remplacement par la technologie de l’ultracen-     fait que progresser pendant quatre ans. Les                          Coulée de verre dans un atelier de vitrification
                                                                                                                             des déchets radioactifs
                                                                                                                                                                                                                                                            7
     trifugation, qui en consomme environ cinquante     perspectives de cours restent orientées à
     fois moins. La première production est prévue
                                                                                                                                                                                                                                                                                      5
     au premier semestre 2009 dans l’usine Georges
                                                                                                                                                                                               ZOOM
     Besse II d’AREVA.
                                                                  Filière nucléaire :
     L’uranium, enrichi sous forme gazeuse (UF6),
                                                                                                                                                                                               Du plutonium au MOX
                                                                  une structure de coûts très particulière
     est ensuite transformé sous forme solide (U02)
                                                                                                                                                                                               Dans un réacteur alimenté en uranium faiblement
     en pastilles qui sont introduites dans de longs
                                                                                                                                                                                               enrichi, le plutonium est un sous-produit
                                                           Les énergies fossiles sont très exposées
     tubes métalliques pour former des crayons,                                                              (kWh). Dans le coût de production du kWh
                                                                                                                                                                                               obligatoire des réactions nucléaires. En même temps
                                                           aux fluctuations des prix du combustible.
     lesquels sont à leur tour réunis et maintenus                                                           électronucléaire des réacteurs à eau légère,
                                                                                                                                                                                               qu’il est responsable de l’essentiel de la toxicité
                                                           À l’inverse, les fluctuations du cours de
     à l’aide de grilles pour former un assemblage.                                                          les dépenses d’investissement (y compris                                          du combustible usé, le plutonium contient beaucoup
                                                           l’uranium ont peu d’incidence sur le coût
     Ces assemblages sont placés à l’intérieur de la                                                         celles liées au démantèlement) représentent                                       d’énergie potentielle. Le combustible MOX (Mixed
                                                           de l’électricité d’origine nucléaire. En effet,
     cuve du réacteur, côte à côte, selon une dispo-                                                         environ 60%, contre en moyenne 20 % pour les                                      oxide fuel) est un mélange d’environ 93 % de poudre
     sition généralement cylindrique. Ils forment le       le prix du combustible intervient faiblement      dépenses d’exploitation et de maintenance, et                                     d’uranium appauvri et de 7 % de poudre d’oxyde
                                                                                                                                                                                               de plutonium. En France, 20 réacteurs de 900 MW
     cœur du réacteur.                                     dans l’équation économique : de l’ordre de        approximativement 20 % pour les dépenses
                                                                                                                                                                                               sur les 28 exploités de même puissance
                                                           7 % au lieu de 70 % pour le gaz et 55 % pour      liées au cycle du combustible. À cet égard,
     3. Le recyclage                                                                                                                                                                           fonctionnent avec un cœur chargé à 30 %
                                                           le charbon, selon l’université de technologie     dans le coût du cycle du combustible, 90 %
                                                                                                                                                                                               de combustible MOX. Il existe deux usines
     Dans un réacteur, les assemblages de combus-          de Lappeenranta (Finlande). Même à 40 dollars     des dépenses sont liées aux opérations de                                         de fabrication dans le monde: l’usine Melox d’AREVA
                                                                                                                                                                                                                                                                6
     tibles libèrent de l’énergie grâce à la fission       la livre d’uranium, on resterait largement en     l’amont et 10 % à celles de l’aval.                                               à Marcoule et celle de Sellafield, en Grande-Bretagne,
     des noyaux d’atomes. Au cours du temps,               dessous de 10 % du coût du kilowattheure                                                                                            exploitée par BNFL/BNG. Au Japon, la construction
     la proportion d’atomes fissiles s’amenuise                                                                                                                                                d’une usine est en projet à Rokkasho-Mura.


                                                                                                                                                                                                                                                                                                 07
06   / NUMÉRO 18 / ALTERNATIVES                                                                                                                                                                                                                                     NUMÉRO 18 / ALTERNATIVES /
DOSSIER
                                              AVIS D’EXPERT
                                            DR DOROTHY R. DAVIDSON
                                            Dr Dorothy R. Davidson 1, spécialiste du combustible
                                            nucléaire, est chargée des relations avec le Department
                                                                                                                                 la hausse. Le surenchérissement du prix de
                                                                                                                                                                                                                                                                ✔ Andra, centre de stockage FMA de l’Aube
                                            of Energy (DoE) en tant que chef de projet au sein
                                                                                                                             l’uranium a conduit certains grands pays à
                                            de l’INRA (International Nuclear Recycling Alliance),                                                                                                                                                              Ce site accueille l’ensemble des déchets de faible
                                                                                                                             s’engager ou, tout au moins, à réfléchir aux                                                                                     ou moyenne activité à vie courte. Son exploitation
                                            dans le cadre des études sur la fermeture du cycle
                                                                                                                                                                                                                                                                   devrait s’achever autour de la décennie 2050.
                                                                                                                             possibilités de traiter et de recycler le combus-
                                            du combustible aux États-Unis.
                                                                                                                             tible. L’exemple français, déjà transposé au
                                                                                                                             Japon qui, depuis 2005, dispose d’une usine
                                                                                                                             presque identique à celle de La Hague, va être
QUEL AVENIR pour le cycle                                                                                                    reproduit dans les années à venir. Les États-
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  ✔ Emballage de transport
                                                                                                                             Unis et la Chine ont à leur tour décidé en 2007
du combustible américain ?                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            de combustibles usés.
                                                                                                                             d’investir chacun dans la construction et l’ex-
                                                                                                                             ploitation d’une usine de recyclage.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       ZOOM
Alternatives: Comment                 pacifique et sécurisée du         le plutonium pur est mature
                                                                                                                             4. La gestion des déchets
se caractérise le cycle                                                                                                                                                                                                                                                                                                La mesure de la radiotoxicité
                                      nucléaire dans le monde, au       et disponible;
                                                                                                                             Le devenir des combustibles usés fait l’objet
du combustible nucléaire              regard du développement durable.  • la taille des installations de                                                                                                                                                                                                               On produit en France environ 1kilogramme de déchets
                                                                                                                             de débats. Deux stratégies s’opposent: les consi-                    l’exploitation et de la maintenance des centrales     de recherche prévues par la loi Bataille de 1991
aux États   -Unis?                                                      recyclage dépendra du marché                                                                                                                                                                                                                   radioactifs par habitant et par an. Sur ce kilogramme,
                                                                                                                             dérer comme des déchets ultimes (c’est l’option                      nucléaires. Les déchets FMAVC sont compac-            sont complémentaires, mais indique que le
                                      Comment l’INRA répond-elle du traitement du combustible
Dorothy R. Davidson:                                                                                                                                                                                                                                                                                                   990 grammes reviendront au niveau de la radioactivité
                                                                                                                             choisie, par exemple, par la Suède, la Finlande,                     tés et mis en fûts métalliques quand leur             stockage réversible en formation géologique
                                      aux objectifs du programme usé issu des réacteurs à eau
Le nucléaire produit actuellement                                                                                                                                                                                                                                                                                      naturelle dans moins de trois cents ans, mais 10 gram-
                                      GNEP?                                                                                  l’Espagne et le Canada)– dans ce cas, on parle                       radioactivité est faible. Lorsque celle-ci est plus   profonde est la solution de référence. Il est
                                                                        légère et des réacteurs refroidis
20 % de l’électricité, et la grande                                                                                                                                                                                                                                                                                    mes garderont une radiotoxicité élevée pendant très
                                      D. R. Davidson: L’INRA s’est      au sodium;                                           de gestion à cycle ouvert – ou les traiter pour                      importante, les déchets sont enrobés dans du          prévu qu’une nouvelle loi soit votée, au plus
majorité des centrales devrait                                                                                                                                                                                                                                                                                         longtemps. Une famille de quatre personnes alimentée
                                      constituée autour d’industriels2, • l’industrie possède la capacité
fonctionner pendant encore plu-                                                                                              en récupérer les matières recyclables (96 % des                      béton ou des résines, et confinés dans des            tard en 2015, pour définir les conditions de la                pendant vingt-cinq ans en électricité d’origine
                                      afin de proposer au gouverne-     de construire des réacteurs                                                                                                                                                                                                                    nucléaire générerait 12 cm3 de déchets à haute activité
sieurs décennies. Une trentaine                                                                                              combustibles usés) – il s’agit alors de cycle                        conteneurs en béton.                                  réversibilité. Tout en privilégiant le stockage
                                      ment américain le meilleur des    refroidis au sodium, mais                                                                                                                                                                                                                      et à vie longue.
de réacteurs supplémentaires                                                                                                 fermé. La France et d’autres pays, comme le                                                                                géologique profond, la loi de 2006 prévoit
                                      technologies nucléaires améri-    il reste à la R & D de prouver
devraient par ailleurs être                                                                                                  Japon, le Royaume-Uni, la Russie ou la Chine,                          Des solutions multiples                             d’examiner de manière plus approfondie les
                                      caines, françaises et japonaises. leur rentabilité par rapport
construits. Dans ce contexte,
                                                                                                                             traitent leurs combustibles usés.Les États-Unis                      En France, des solutions définitives sont déjà        deux autres voies possibles: l’entreposage des
                                      Nous nous appuyons en effet sur aux réacteurs à eau légère;
l’industrie nucléaire s’interroge
                                                                                                                             y avaient renoncé il y a vingt-cinq ans, mais ils                    opérationnelles pour les déchets radioactifs de       déchets en surface et subsurface, et la diminu-
                                      près de cinquante ans d’expéri- • le développement de ces réac-
sur la meilleure façon de gérer
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                CYCLE OUVERT/CYCLE FERMÉ :
                                                                                                                             s’y intéressent à nouveau.                                           très faible activité et de faible ou moyenne acti-    tion de leur radioactivité par la séparation-
                                      ence dans la gestion commerciale teurs sera d’autant plus rapide
à terme les combustibles usés




                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    mot à mot
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                Le cycle du combustible est dit « fermé »
                                                                                                                             Le classement détaillé des déchets est assez                         vité à vie courte. Ils sont stockés en surface dans   transmutation (voir « mot à mot » ci-contre).
                                      du cycle du combustible en        qu’il s’appuiera sur la R & D
sur les plans de la rentabilité                                                                                                                                                                                                                                                                                                 s’il comprend le traitement du combustible usé
                                                                                                                             complexe (voir tableau). En croisant la radio-                       deux centres situés dans l’Aube (Champagne-           De l’extraction du minerai d’uranium à la ges-
                                      conformité avec les réglementa- de programmes internationaux;
et de la sécurité. C’est pourquoi                                                                                                                                                                                                                                                                                               et le recyclage des matières fissiles. Il est dit
                                                                                                                             activité des déchets et leur durée de vie, on                        Ardenne) et dans la Manche. Le débat porte            tion et au recyclage du combustible usé,
                                      tions de l’AIEA3 et d’Euratom.    • il est souhaitable que les                                                                                                                                                                                                                            « ouvert », ou « à un seul passage », lorsque
le Department of Energy
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                le combustible usé est directement stocké
                                                                                                                             dénombre cinq catégories. Les déchets de très                        essentiellement sur la gestion à long terme des       chaque étape du cycle est elle-même un pro-
                                      Nous bénéficions également de États-Unis mettent sur pied
a demandé aux industriels
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                en tant que déchet.
                                      quarante ans d’expertise dans     une autorité de tutelle qui                          faible activité (TFA) et de faible ou moyenne                        déchets à vie longue, hautement radioactifs et        cessus industriel complet et complexe. Entre
de définir les conditions d’une
                                      la conception et la construction supervisera la stratégie de
stratégie de gestion intégrée                                                                                                activité à vie courte (FMAVC) concentrent plus                       non recyclables. Ils sont constitués des gaines       le début et la fin du cycle, il s’écoule plusieurs                      ISOTOPE :
                                      de réacteurs à eau légère et de   gestion du combustible usé;
du combustible permettant de                                                                                                 de 90 % des déchets produits en France depuis                        entourant le combustible, des combustibles usés       décennies. Éclipsé par les autres aspects de                            Élément dont les atomes possèdent le même
                                      réacteurs refroidis au sodium.    • il existe déjà un modèle validé
produire une énergie sûre, fiable                                                                                                                                                                                                                                                                                               nombre d’électrons et de protons, mais
                                                                                                                             le début du programme nucléaire. Ils sont                            quand ils ne sont pas retraités et des produits       cette industrie, le temps est aussi l’une des
                                      Cette expertise constitue la base pour le recyclage du combus-
et respectueuse de l’environne-                                                                                                                                                                                                                                                                                                 un nombre différent de neutrons.
                                                                                                                             constitués des résidus du traitement des mine-                       de fission (voir « Zoom » ci-contre).                 particularités de cette source d’énergie dura-
                                      des études pour la conception,    tible, compatible avec un
ment, en phase avec
                                                                                                                                                                                                                                                        blement fiable et non émettrice de CO2. ■
                                                                                                                             rais: ferrailles, gravats… et résultent aussi de                     La loi du 28 juin 2006 précise que les trois voies                                                                            SÉPARATION-TRANSMUTATION :
                                      le financement et le calendrier   financement privé et assorti
l’accélération de la demande
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                Le but de la séparation est de récupérer,
                                      de mise en œuvre de deux équi- de garanties appropriées.
mondiale d’énergie.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                d’une part, les actinides mineurs (les actinides
                                      pements majeurs: d’une part,      Enfin, dans la continuité de cette
Aujourd’hui, le cycle du

                                                                                                                                                                                                                                                         @
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                sont des éléments radioactifs qui tirent
                                                                                                                               Plus de 90 % des déchets ont une très faible activité                                                                             Des sites qui permettent d’aller plus loin
                                      le CFTC4, un centre de retraite-  première phase, l’INRA poursui-
combustible aux États-Unis se                                                                                                                                                                                                                                                                                                   leur nom d’un métal lourd, l’actinium, car
                                                                                                                                                                                                                                                                 sur le nucléaire:
                                                                                                                               ou une durée de vie courte
                                      ment des combustibles usés,       vra ses études sur l’évaluation
caractérise par l’entreposage sur                                                                                                                                                                                                                                                                                               ils possèdent des propriétés chimiques voisines)
                                                                                                                                                                                                                                                                 •Agence internationale pour l’énergie atomique
                                                                                                                                                                                                                                                                  (AIEA): www.iaea.org
                                      d’autre part, l’ARR5, le futur                                                           RÉPARTITION DES VOLUMES DE DÉCHETS PRODUITS EN FRANCE DEPUIS 1974, DÉBUT DU PROGRAMME NUCLÉAIRE
                                                                        du business model du recyclage,
site du combustible usé et par le                                                                                                                                                                                                                                                                                               et, d’autre part, les produits de fission.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                La transmutation consiste en un bombardement
                                      réacteur avancé, pour convertir sur les améliorations à apporter                                                                                                                                                           • Agence nationale pour la gestion des déchets
stockage géologique des déchets
                                                                                                                                                                                                                                                                   radioactifs (Andra): www.andra.fr
                                                                                                                               Catégorie de déchet                Volume                           %                        %                                                                                                   neutronique des noyaux lourds d’actinides
                                      les déchets à vie longue          au réacteur avancé, ainsi que
ultimes. D’où l’initiative prési-
                                                                                                                                                                                                                                                                 • Commissariat à l’énergie atomique (CEA):
                                                                                                                                                                                                   du volume total          de la radioactivité                                                                                 mineurs, qui fissionnent en des noyaux
                                      en déchets à vie courte, tout     sur les procédures d’autorisation
dentielle pour GNEP (Global                                                                                                                                                                                                                                        www.cea.fr                                                   plus légers.
                                      en produisant de l’électricité.   d’exploitation de ce réacteur
Nuclear Energy Partnership), qui                                                                                                                                   108219 m3
                                                                                                                               Très faible activité                                               11,1 %                    -0                                   •www.laradioactivité.com: un site qui explique
                                                                                                                                                                                                                            ˜
                                                                        et d’un centre de recyclage. ■                                                                                                                                                            simplement ce phénomène, depuis sa découverte
vise à répondre à la croissance                                                                                                                                                                                                                                                                                                 ULTRACENTRIFUGATION :
                                                                                                                               Faible et moyenne activité
                                                                                                                                                                                                                                                                  jusqu’à ses nombreuses applications (Andra)
                                      Où en est ce programme
de la demande d’énergie, à                                                                                                                                                                                                                                                                                                      Avec cette technique, des cylindres ou « bols »
                                                                                                                                                                   778322 m3
                                                                                                                                – vie courte                                                      79,6 %                    0,07 %
                                                                                                                                                                                                                                                                 • Société française d’énergie nucléaire (SFEN):
                                      à l’heure actuelle?                                                                                                                                                                                                                                                                       sont installés en série. En tournant à très
réduire les volumes de combus-                                          1. Le Dr Davidson est également Vice-President         Faible activité                                                                                                                     www.sfen.org
                                                                        Nuclear Energy, AREVA, Inc.                                                                                                                                                                                                                             grande vitesse, ils séparent les molécules
                                      D. R. Davidson: Avec l’INRA,
tibles usés dans le futur et à                                                                                                                                     44559 m3
                                                                                                                                – vie longue                                                      4,5 %                     0,01 %                               • World Nuclear Association:
                                                                        2. AREVA, Mitsubishi Heavy Industries Ltd.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                d’hexafluorure. Les plus lourdes, contenant
                                                                                                                                                                                                                                                                   www.world-nuclear.org
                                      nous en sommes arrivés aux
limiter les risques de prolifé-                                         (MHI), Japan Nuclear Fuel Limited (JNFL),
                                                                                                                               Moyenne activité                                                                                                                                                                                 l’isotope 238, sont rejetées vers les parois
                                                                        URS Washington Division, Babcock & Wilcox
                                      conclusions suivantes:
ration. Au-delà, GNEP vise à                                                                                                                                                                                                                                     Un site opposé au développement
                                                                                                                                                                   45359 m3
                                                                        Technical Services, et Battelle Energy Technology.      – vie longue                                                      4,6 %                     3,87 %                                                                                              du bol, et les plus légères, contenant l’uranium
                                                                                                                                                                                                                                                                 de l’énergie nucléaire:
                                                                        3. Agence internationale de l’énergie atomique.
                                      • la technologie de recyclage
développer la coopération inter-                                                                                                                                                                                                                                                                                                235, restent au centre. D’un bol à l’autre,
                                                                                                                               Haute activité
                                                                        4. Consolidated Fuel Treatment Center.
                                                                                                                                                                                                                                                                 •Greenpeace: www.greenpeace.org/france
                                      permettant de ne pas séparer
nationale pour une utilisation                                          5. Advanced Recycling Reactor.                                                                                                                                                                                                                          la proportion de molécules légères,
                                                                                                                                                                   1639 m3
                                                                                                                                – vie longue                                                      0,2 %                     96,05 %
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                radioactives, grandit et le mélange s’enrichit.
                                                                                                                             Source: Andra 2004.


                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    09
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Alternatives magazine - Numéro 18 - Voyage au cœur du combustible nucléaire

  • 1.
  • 2. SOMMAIRE DOSSIER L’ÉDITO DE NOBUO TANAKA, VOYAGE AU CŒUR Directeur exécutif de l’AIE (Agence internationale de l’énergie) DU COMBUSTIBLE 04 10 C’EST D’UNE RÉVOLUTION NUCLÉAIRE DONT NOUS AVONS BESOIN ÉLECTRON LIBRE Europe : à quand un marché unique de l’énergie ? Demande énergétique en progression, ressources naturelles en baisse, émissions de D L’Europe de l’énergie n’existe pas… encore. Quantité ans son prochain rapport, Energy Technology gaz à effet de serre menaçantes: pas facile de résoudre une équation pourtant vitale de normes et de procédures diffèrent d’un pays à l’autre, Perspectives, 2008, l’AIE se focalise sur les moyens les interconnexions entre réseaux demeurent insuffisantes… pour la planète. La relance du nucléaire observée dans plusieurs pays peut apporter de parvenir à réduire de moitié nos émissions de Comment surmonter ces difficultés pour créer un véritable CO2 d’ici à 2050. La première piste concerne l’amé- une partie de la solution. L’occasion de plonger au cœur de cette industrie en décou- espace Schengen de l’énergie ? Jean-Marie Chevalier, lioration de l’efficacité énergétique, qui peut être coauteur d’un rapport sur la question réalisé dans le cadre vrant les différentes « vies » du combustible nucléaire. réalisée à un coût négatif. La seconde porte sur la réduction des du Conseil économique et social, livre son point de vue. émissions dans la production d’énergie, un secteur qui nécessiterait une totale « décarbonisation ». Avec la croissance actuelle des besoins en électricité, cela exigerait qu’entre 2010 et 2050, 38 centrales à charbon et 20 centrales à gaz soient équipées chaque année d’un 15 système de captage et de stockage du CO2. Outre cela, nous devrions ✔ En couverture 12 construire 26 centrales nucléaires par an, en même temps que Pastilles de 17000 éoliennes… Enfin, il nous faudrait diviser par huit l’intensité combustible en carbone dans les transports. Ce dernier objectif est assurément nucléaire, PERSPECTIVES ( Romans (France) ( le plus complexe et le plus coûteux, du fait d’une croissance très Énergie et climat : le plan DÉCRYPTAGE V soutenue et d’un potentiel d’amélioration limité, essentiellement Capter et stocker le C02 de Bruxelles mis à l’épreuve fondé sur les technologies actuelles. alternatives C’est une voie prometteuse pour combattre Très ambitieuses, les mesures pour réduire les émissions L’investissement pour parvenir à un tel changement est gigantesque. le réchauffement climatique: récupérer le gaz de gaz à effet de serre présentées début 2008 par 2 e trimestre 2008 Nos premières analyses l’évaluent à 50 milliards de dollars, dans carbonique produit par l’industrie et l’enfouir la Commission européenne se heurtent à deux obstacles: Directeur de la publication: Michel-Hubert Jamard. les conditions d’utilisation actuelles. La « décarbonisation » dans en profondeur. Des processus complexes sur le plan Rédaction: Thierry Piérard, Virginie Lepetit. une incontestable frilosité des industriels et l’absence Crédits photos : Taillat, Lesage, Geoffray, Pauquet/ l’énergie justifierait un coût à la tonne de CO2 de 50 dollars et nous technique… et encore coûteux. Revue de détail. de réponse à la question cruciale de leur financement. AREVA (couv., p. 4, 6, 7, 9), OCDE/AIE (p. 3), amènerait à 200, voire 500 dollars, pour améliorer en profondeur M. Bennett Kress & Associates (p. 9), 4 Vents (p. 9), le secteur des transports. Avec, en plus, un volontarisme politique Franck Beloncle (p. 10), StatoilHydro (p. 14), D. Gys/Réa (p. 15), C. Van Der Eecken/Réa (p. 16), 19 18 et des transformations sur le plan technologique d’une ampleur L’ESSENTIEL KIOSQUE Une sélection d’ouvrages Caccuri/ Contrasto-Réa (p. 16), Studio Pons/ inégalée. Cela induirait une véritable révolution énergétique afin Photononstop (p. 17), CERN (p. 18), J. Rezac/Réa (p. 20) Recherche, environnement, transport… et de sites Internet pour approfondir Illustrations : Mr Suprême (p. 11), A. Dagan (p. 12). de modifier radicalement la manière dont nous produisons et L’actualité de l’énergie au crible d’Alternatives. les thèmes abordés dans ce numéro. : 7951 Conception et réalisation: utilisons l’énergie. ■ www.areva.com Les opinions exprimées dans ce magazine ne reflètent pas nécessairement celles d’AREVA et n’engagent que leur auteur. ISSN 1637-2603 Conformément à la loi Informatique et Libertés du 6 janvier 1978 modifiée par la loi du 6 août 2004, toute personne dispose d’un droit de REPÈRES modification ou de suppression des données personnelles la concernant. 60 % 2012 2,3 MW Ce droit peut être exprimé par voie postale auprès de T.M.S. Certification papier (novatech gloss) : pâte FSC de source mixte et ECF Tel est le niveau de la dépendance de l’Italie vis-à-vis du gaz pour produire son électricité. C’est à cet horizon que l’indication de la performance C’est la puissance de la première éolienne flottante qui sera construite (sans chlore), ISO 9706, ISO 9001, ISO 14001 conforme à la directive énergétique des biens immobiliers dans les petites annonces l’an prochain au large de la Norvège par la compagnie pétrolière norvégienne 98/638 CE relative à la teneur en métaux lourds, contact alimentaire C’est pour accroître son indépendance énergétique, « produire de l'énergie à grande échelle norme 89/109/CEE. Encres utilisées dites écologiques (100 % végétales). deviendra obligatoire en France. Le bâtiment est le secteur StatoilHydro. Des éoliennes off-shore existent déjà dans de nombreux endroits et de manière sûre, à des coûts compétitifs et dans le respect de l’environnement » que, © 2008 AREVACOM au mois de mai, le ministre italien du Développement économique, Claudio Scajola, économique le plus gros consommateur d'énergie en France. au monde, mais elles sont statiques, car amarrées au fond de la mer. L’énergie est notre avenir, a indiqué que son pays allait s’engager dans la construction de centrales nucléaires de nouvelle Il représente 42,5 % de la consommation d'énergie finale Une éolienne flottante, qui peut être facilement déplacée, permet de génération. L'Italie avait renoncé au nucléaire lors d'un référendum organisé en 1987. et génère 23 % des émissions nationales de CO2. positionner la turbine dans des eaux plus profondes, souvent plus venteuses. économisons-la!
  • 3. DOSSIER Un tour d’horizon sur l’un des enjeux liés à l’énergie Une demande énergétique en constante progression, des ressources naturelles qui, elles, diminuent, des émissions de gaz à effet de serre menaçantes pour notre environnement : pas facile de résoudre une équation pourtant vitale pour la planète. La relance du nucléaire observée dans plusieurs pays peut apporter une partie de la solution. L’occasion de plonger au cœur de cette industrie en découvrant les différentes « vies » du combustible nucléaire. L es besoins mondiaux en transformé en oxyde d’uranium (U3O8). Le Trois pays contrôlent 60 % énergie vont augmenter, sous minerai est broyé, puis dissous dans l’acide de la production d’uranium la pression conjuguée de la sulfurique pour obtenir une poudre jaune, CLASSEMENT DES PRINCIPAUX PAYS PRODUCTEURS croissance démographique, appelée yellow cake (ou uranium concentré), VOYAGE AU CŒUR D’URANIUM (en tonnes) de l’accès du plus grand qui comporte en moyenne 80 % d’uranium. nombre à l’énergie et du Le yellow cake contient encore des impure- Rang Pays Production % développement économique. tés diverses qui le rendent inutilisable en 1 Canada 9481 23 % Le nucléaire est l’une des solutions qui l’état. Il est purifié lors des opérations de 2 Australie 8611 21 % permettent de répondre à ce défi sans émettre conversion de l’uranium en hexafluorure 3 Kazakhstan 6637 16 % DU COMBUSTIBLE de gaz à effet de serre. On ne parle le plus d’uranium (UF6). 4 Russie 3413 8% souvent du nucléaire que pour évoquer 5 Niger 3155 8% les centrales ou les déchets, sans savoir que ce De nouveaux gisements vont être exploités 6 Namibie 2881 7% 7 Ouzbékistan 2300 5% ne sont que deux éléments d’une longue chaîne. Selon l’Agence pour l’énergie nucléaire (AEN), 8 États-Unis 1800 4% NUCLÉAIRE La filière nucléaire est structurée par les diffé- les besoins mondiaux annuels en uranium 9 Chine 950 2% rentes étapes du cycle du combustible, qui sont s’élevaient à 67320 tonnes au 1er janvier 2005. 10 Ukraine 900 2% regroupées en deux grandes phases: l’« amont » Insuffisante, la production mondiale couvre Total Top 10 40128 95 % et l’« aval » du cycle, encadrant la phase de un peu moins des deux tiers de la consom- production d’électricité en réacteur. mation. L’épuisement des stocks et la hausse Autres 1572 4% de la demande rendent nécessaire l’exploita- Production mondiale 41700 100 % 1. L’extraction et la conversion tion de nouveaux gisements. de l’uranium Source: AREVA 2007. Quant aux ressources, elles sont de différents L’uranium est extrait de mines à ciel ouvert ordres. Les ressources identifiées, « ressources ou de galeries souterraines. Généralement, raisonnablement assurées » et ressources ressources conventionnelles non encore les roches extraites contiennent peu de mine- « inférées », autrement dit les gisements décou- découvertes (« pronostiquées » et/ou « spécu- rais. La concentration en uranium naturel verts, étudiés et correctement évalués, étaient latives »), qui équivaudraient à 10 millions de est de l’ordre de 0,2 à 2 %; il atteint 14 % estimées au 1 er janvier 2005 à environ tonnes. Le niveau des réserves dépend du prix dans quelques mines exceptionnelles au 15 millions de tonnes, soit plus de 200 ans de que l’on souhaite consentir pour les récupérer. Canada. Des opérations de concentration sont réserve au rythme de consommation actuel. Or, le cours de l’uranium a beaucoup augmenté alors effectuées sur l’uranium naturel, qui est L’OCDE et l’AIEA distinguent également les ces dernières années : il a été multiplié par quinze entre la fin de l’année 2001 et l’année 2007, passant de 19 $/kg à près de 300 $/kg. 91 nouveaux réacteurs Il est donc devenu rentable d’exploiter de nouveaux gisements. sont actuellement en construction ou en projet À la fin 2006, 438 réacteurs étaient en service Une répartition des réserves équilibrée sous pression (REP). L’eau d’un circuit primaire, dans 31 pays, représentant environ 371 GW de en contact avec les gaines du combustible, est À l’inverse de la répartition inégale des puissance installée. À cette même date, 29 réac- maintenue sous pression pour éviter l’ébullition. réserves d’hydrocarbures (70 % des réserves teurs étaient en construction et 62 en commande La chaleur récupérée est transférée à un circuit de pétrole et 40 % des réserves de gaz se ou en projet. Dans le monde, les réacteurs à eau d’eau secondaire qui produit de la vapeur. Celle- trouvent au Moyen-Orient), la répartition rela- légère dominent le marché. Les deux grands ci fait tourner une turbine qui entraîne l’alterna- ✔ Yellow cake: la première tivement équilibrée des réserves d’uranium transformation du minerai types de réacteurs à eau légère sont les réacteurs teur produisant de l’électricité. L’eau du circuit dans le monde permet aux exploitants de Après concassage et broyage, à eau bouillante (REB) et les réacteurs à eau secondaire est condensée, refroidie et recyclée. le minerai d’uranium subit plusieurs centrales nucléaires d’être peu exposés aux traitements chimiques destinés à augmenter la teneur en uranium 04 05 à 80 %. C’est ce que l’on appelle le yellow cake. / NUMÉRO 18 / ALTERNATIVES NUMÉRO 18 / ALTERNATIVES /
  • 4. DOSSIER risques géopolitiques. Les pays industria- alors que la quantité de produits de fission lisés de l’OCDE, principaux utilisateurs de augmente. Le combustible devient de moins l’énergie nucléaire, possèdent environ 40 % des en moins réactif et finit par ne plus produire réserves mondiales d’uranium. L ’Australie vient d’énergie: quand il est usé, il doit être remplacé en tête (avec 23 % des réserves totales mon- par du combustible neuf. diales), suivie du Kazakhstan (18,5 %), du Le traitement du combustible usé consiste Canada (9,5 %), de l’Afrique du Sud (8,6 %), à séparer les matières valorisables (uranium et des États-Unis (7,5 %), de la Russie (5,8 %), plutonium) des déchets ultimes, qui seront de la Namibie (5,6 %) et du Niger (5 %). conditionnés. Sur 100 kg de combustibles usés, on récupère ainsi environ 95 kg d’uranium, 2. L’enrichissement de l’uranium 1 kg de plutonium, le reste étant constitué de et la fabrication du combustible produits de fission et des actinides mineurs L’uranium naturel est un mélange de deux (ces deux dernières catégories constituant les isotopes (ou atomes) : l’U238 et l’U235, dans déchets ultimes qui seront vitrifiés). 2 3 des proportions respectives de 99,3 % et Une partie de l’uranium issu du traitement des 1 0,7 %. Seul l’uranium 235 subit facilement combustibles usés est recyclée sous forme de le phénomène de la fission à l’origine de la combustibles, le reste est entreposé. Le pluto- 4 Les huit vies production d’énergie dans le cœur du réac- nium permet de fabriquer un autre type de teur nucléaire. Pour fonctionner, les réacteurs combustible: le MOX, mélange d’oxydes d’ura- du combustible à eau (technologie employée pour 85 % des nium et de plutonium (voir « Zoom » page 7). réacteurs dans le monde) requièrent un ura- Ces opérations de traitement et de recyclage 1. Exploitation du minerai d’uranium nium plus riche en U235. L’enrichissement accroissent l’indépendance énergétique des Mine à ciel ouvert de Somaïr (Niger) consiste à augmenter la proportion d’U235 pays qui y ont recours, en valorisant le potentiel 2. Conversion de l’uranium Usine de conversion de l'UF4 en UF6, site du Tricastin (France) jusqu’à une valeur comprise entre 3 et 5 %. énergétique des matières (uranium et pluto- 3. Enrichissement de l’uranium par diffusion gazeuse nium) et en économisant des ressources fraîches Usine Georges Besse, site du Tricastin (France) Des techniques toujours en évolution d’uranium. En outre, ces étapes du cycle du 4. Fabrication du combustible Contrôle visuel d’un assemblage, Romans (France) Deux techniques sont utilisées dans le monde: combustible permettent de réduire le volume 5. Chargement d’un réacteur la diffusion gazeuse et l’ultracentrifugation et la radiotoxicité des combustibles usés. Le Centrale nucléaire de Civaux (voir « mot à mot » page 9). En France, depuis marché de l’uranium a connu des tensions 6. Traitement du combustible usé Entreposage des combustibles usés en piscine, 1978, on utilise la technologie de la diffusion croissantes, avec une offre augmentant moins établissement de La Hague (France) gazeuse. Ce procédé, pénalisant par sa forte vite que la demande. Même s’il s’est infléchi 7. Fabrication de combustibles MOX Tri des pastilles, site de Melox (France) consommation en électricité, est en cours de ces derniers mois, le prix de l’uranium n’avait 8. Vitrification des déchets ultimes 8 remplacement par la technologie de l’ultracen- fait que progresser pendant quatre ans. Les Coulée de verre dans un atelier de vitrification des déchets radioactifs 7 trifugation, qui en consomme environ cinquante perspectives de cours restent orientées à fois moins. La première production est prévue 5 au premier semestre 2009 dans l’usine Georges ZOOM Besse II d’AREVA. Filière nucléaire : L’uranium, enrichi sous forme gazeuse (UF6), Du plutonium au MOX une structure de coûts très particulière est ensuite transformé sous forme solide (U02) Dans un réacteur alimenté en uranium faiblement en pastilles qui sont introduites dans de longs enrichi, le plutonium est un sous-produit Les énergies fossiles sont très exposées tubes métalliques pour former des crayons, (kWh). Dans le coût de production du kWh obligatoire des réactions nucléaires. En même temps aux fluctuations des prix du combustible. lesquels sont à leur tour réunis et maintenus électronucléaire des réacteurs à eau légère, qu’il est responsable de l’essentiel de la toxicité À l’inverse, les fluctuations du cours de à l’aide de grilles pour former un assemblage. les dépenses d’investissement (y compris du combustible usé, le plutonium contient beaucoup l’uranium ont peu d’incidence sur le coût Ces assemblages sont placés à l’intérieur de la celles liées au démantèlement) représentent d’énergie potentielle. Le combustible MOX (Mixed de l’électricité d’origine nucléaire. En effet, cuve du réacteur, côte à côte, selon une dispo- environ 60%, contre en moyenne 20 % pour les oxide fuel) est un mélange d’environ 93 % de poudre sition généralement cylindrique. Ils forment le le prix du combustible intervient faiblement dépenses d’exploitation et de maintenance, et d’uranium appauvri et de 7 % de poudre d’oxyde de plutonium. En France, 20 réacteurs de 900 MW cœur du réacteur. dans l’équation économique : de l’ordre de approximativement 20 % pour les dépenses sur les 28 exploités de même puissance 7 % au lieu de 70 % pour le gaz et 55 % pour liées au cycle du combustible. À cet égard, 3. Le recyclage fonctionnent avec un cœur chargé à 30 % le charbon, selon l’université de technologie dans le coût du cycle du combustible, 90 % de combustible MOX. Il existe deux usines Dans un réacteur, les assemblages de combus- de Lappeenranta (Finlande). Même à 40 dollars des dépenses sont liées aux opérations de de fabrication dans le monde: l’usine Melox d’AREVA 6 tibles libèrent de l’énergie grâce à la fission la livre d’uranium, on resterait largement en l’amont et 10 % à celles de l’aval. à Marcoule et celle de Sellafield, en Grande-Bretagne, des noyaux d’atomes. Au cours du temps, dessous de 10 % du coût du kilowattheure exploitée par BNFL/BNG. Au Japon, la construction la proportion d’atomes fissiles s’amenuise d’une usine est en projet à Rokkasho-Mura. 07 06 / NUMÉRO 18 / ALTERNATIVES NUMÉRO 18 / ALTERNATIVES /
  • 5. DOSSIER AVIS D’EXPERT DR DOROTHY R. DAVIDSON Dr Dorothy R. Davidson 1, spécialiste du combustible nucléaire, est chargée des relations avec le Department la hausse. Le surenchérissement du prix de ✔ Andra, centre de stockage FMA de l’Aube of Energy (DoE) en tant que chef de projet au sein l’uranium a conduit certains grands pays à de l’INRA (International Nuclear Recycling Alliance), Ce site accueille l’ensemble des déchets de faible s’engager ou, tout au moins, à réfléchir aux ou moyenne activité à vie courte. Son exploitation dans le cadre des études sur la fermeture du cycle devrait s’achever autour de la décennie 2050. possibilités de traiter et de recycler le combus- du combustible aux États-Unis. tible. L’exemple français, déjà transposé au Japon qui, depuis 2005, dispose d’une usine presque identique à celle de La Hague, va être QUEL AVENIR pour le cycle reproduit dans les années à venir. Les États- ✔ Emballage de transport Unis et la Chine ont à leur tour décidé en 2007 du combustible américain ? de combustibles usés. d’investir chacun dans la construction et l’ex- ploitation d’une usine de recyclage. ZOOM Alternatives: Comment pacifique et sécurisée du le plutonium pur est mature 4. La gestion des déchets se caractérise le cycle La mesure de la radiotoxicité nucléaire dans le monde, au et disponible; Le devenir des combustibles usés fait l’objet du combustible nucléaire regard du développement durable. • la taille des installations de On produit en France environ 1kilogramme de déchets de débats. Deux stratégies s’opposent: les consi- l’exploitation et de la maintenance des centrales de recherche prévues par la loi Bataille de 1991 aux États -Unis? recyclage dépendra du marché radioactifs par habitant et par an. Sur ce kilogramme, dérer comme des déchets ultimes (c’est l’option nucléaires. Les déchets FMAVC sont compac- sont complémentaires, mais indique que le Comment l’INRA répond-elle du traitement du combustible Dorothy R. Davidson: 990 grammes reviendront au niveau de la radioactivité choisie, par exemple, par la Suède, la Finlande, tés et mis en fûts métalliques quand leur stockage réversible en formation géologique aux objectifs du programme usé issu des réacteurs à eau Le nucléaire produit actuellement naturelle dans moins de trois cents ans, mais 10 gram- GNEP? l’Espagne et le Canada)– dans ce cas, on parle radioactivité est faible. Lorsque celle-ci est plus profonde est la solution de référence. Il est légère et des réacteurs refroidis 20 % de l’électricité, et la grande mes garderont une radiotoxicité élevée pendant très D. R. Davidson: L’INRA s’est au sodium; de gestion à cycle ouvert – ou les traiter pour importante, les déchets sont enrobés dans du prévu qu’une nouvelle loi soit votée, au plus majorité des centrales devrait longtemps. Une famille de quatre personnes alimentée constituée autour d’industriels2, • l’industrie possède la capacité fonctionner pendant encore plu- en récupérer les matières recyclables (96 % des béton ou des résines, et confinés dans des tard en 2015, pour définir les conditions de la pendant vingt-cinq ans en électricité d’origine afin de proposer au gouverne- de construire des réacteurs nucléaire générerait 12 cm3 de déchets à haute activité sieurs décennies. Une trentaine combustibles usés) – il s’agit alors de cycle conteneurs en béton. réversibilité. Tout en privilégiant le stockage ment américain le meilleur des refroidis au sodium, mais et à vie longue. de réacteurs supplémentaires fermé. La France et d’autres pays, comme le géologique profond, la loi de 2006 prévoit technologies nucléaires améri- il reste à la R & D de prouver devraient par ailleurs être Japon, le Royaume-Uni, la Russie ou la Chine, Des solutions multiples d’examiner de manière plus approfondie les caines, françaises et japonaises. leur rentabilité par rapport construits. Dans ce contexte, traitent leurs combustibles usés.Les États-Unis En France, des solutions définitives sont déjà deux autres voies possibles: l’entreposage des Nous nous appuyons en effet sur aux réacteurs à eau légère; l’industrie nucléaire s’interroge y avaient renoncé il y a vingt-cinq ans, mais ils opérationnelles pour les déchets radioactifs de déchets en surface et subsurface, et la diminu- près de cinquante ans d’expéri- • le développement de ces réac- sur la meilleure façon de gérer CYCLE OUVERT/CYCLE FERMÉ : s’y intéressent à nouveau. très faible activité et de faible ou moyenne acti- tion de leur radioactivité par la séparation- ence dans la gestion commerciale teurs sera d’autant plus rapide à terme les combustibles usés mot à mot Le cycle du combustible est dit « fermé » Le classement détaillé des déchets est assez vité à vie courte. Ils sont stockés en surface dans transmutation (voir « mot à mot » ci-contre). du cycle du combustible en qu’il s’appuiera sur la R & D sur les plans de la rentabilité s’il comprend le traitement du combustible usé complexe (voir tableau). En croisant la radio- deux centres situés dans l’Aube (Champagne- De l’extraction du minerai d’uranium à la ges- conformité avec les réglementa- de programmes internationaux; et de la sécurité. C’est pourquoi et le recyclage des matières fissiles. Il est dit activité des déchets et leur durée de vie, on Ardenne) et dans la Manche. Le débat porte tion et au recyclage du combustible usé, tions de l’AIEA3 et d’Euratom. • il est souhaitable que les « ouvert », ou « à un seul passage », lorsque le Department of Energy le combustible usé est directement stocké dénombre cinq catégories. Les déchets de très essentiellement sur la gestion à long terme des chaque étape du cycle est elle-même un pro- Nous bénéficions également de États-Unis mettent sur pied a demandé aux industriels en tant que déchet. quarante ans d’expertise dans une autorité de tutelle qui faible activité (TFA) et de faible ou moyenne déchets à vie longue, hautement radioactifs et cessus industriel complet et complexe. Entre de définir les conditions d’une la conception et la construction supervisera la stratégie de stratégie de gestion intégrée activité à vie courte (FMAVC) concentrent plus non recyclables. Ils sont constitués des gaines le début et la fin du cycle, il s’écoule plusieurs ISOTOPE : de réacteurs à eau légère et de gestion du combustible usé; du combustible permettant de de 90 % des déchets produits en France depuis entourant le combustible, des combustibles usés décennies. Éclipsé par les autres aspects de Élément dont les atomes possèdent le même réacteurs refroidis au sodium. • il existe déjà un modèle validé produire une énergie sûre, fiable nombre d’électrons et de protons, mais le début du programme nucléaire. Ils sont quand ils ne sont pas retraités et des produits cette industrie, le temps est aussi l’une des Cette expertise constitue la base pour le recyclage du combus- et respectueuse de l’environne- un nombre différent de neutrons. constitués des résidus du traitement des mine- de fission (voir « Zoom » ci-contre). particularités de cette source d’énergie dura- des études pour la conception, tible, compatible avec un ment, en phase avec blement fiable et non émettrice de CO2. ■ rais: ferrailles, gravats… et résultent aussi de La loi du 28 juin 2006 précise que les trois voies SÉPARATION-TRANSMUTATION : le financement et le calendrier financement privé et assorti l’accélération de la demande Le but de la séparation est de récupérer, de mise en œuvre de deux équi- de garanties appropriées. mondiale d’énergie. d’une part, les actinides mineurs (les actinides pements majeurs: d’une part, Enfin, dans la continuité de cette Aujourd’hui, le cycle du @ sont des éléments radioactifs qui tirent Plus de 90 % des déchets ont une très faible activité Des sites qui permettent d’aller plus loin le CFTC4, un centre de retraite- première phase, l’INRA poursui- combustible aux États-Unis se leur nom d’un métal lourd, l’actinium, car sur le nucléaire: ou une durée de vie courte ment des combustibles usés, vra ses études sur l’évaluation caractérise par l’entreposage sur ils possèdent des propriétés chimiques voisines) •Agence internationale pour l’énergie atomique (AIEA): www.iaea.org d’autre part, l’ARR5, le futur RÉPARTITION DES VOLUMES DE DÉCHETS PRODUITS EN FRANCE DEPUIS 1974, DÉBUT DU PROGRAMME NUCLÉAIRE du business model du recyclage, site du combustible usé et par le et, d’autre part, les produits de fission. La transmutation consiste en un bombardement réacteur avancé, pour convertir sur les améliorations à apporter • Agence nationale pour la gestion des déchets stockage géologique des déchets radioactifs (Andra): www.andra.fr Catégorie de déchet Volume % % neutronique des noyaux lourds d’actinides les déchets à vie longue au réacteur avancé, ainsi que ultimes. D’où l’initiative prési- • Commissariat à l’énergie atomique (CEA): du volume total de la radioactivité mineurs, qui fissionnent en des noyaux en déchets à vie courte, tout sur les procédures d’autorisation dentielle pour GNEP (Global www.cea.fr plus légers. en produisant de l’électricité. d’exploitation de ce réacteur Nuclear Energy Partnership), qui 108219 m3 Très faible activité 11,1 % -0 •www.laradioactivité.com: un site qui explique ˜ et d’un centre de recyclage. ■ simplement ce phénomène, depuis sa découverte vise à répondre à la croissance ULTRACENTRIFUGATION : Faible et moyenne activité jusqu’à ses nombreuses applications (Andra) Où en est ce programme de la demande d’énergie, à Avec cette technique, des cylindres ou « bols » 778322 m3 – vie courte 79,6 % 0,07 % • Société française d’énergie nucléaire (SFEN): à l’heure actuelle? sont installés en série. En tournant à très réduire les volumes de combus- 1. Le Dr Davidson est également Vice-President Faible activité www.sfen.org Nuclear Energy, AREVA, Inc. grande vitesse, ils séparent les molécules D. R. Davidson: Avec l’INRA, tibles usés dans le futur et à 44559 m3 – vie longue 4,5 % 0,01 % • World Nuclear Association: 2. AREVA, Mitsubishi Heavy Industries Ltd. d’hexafluorure. Les plus lourdes, contenant www.world-nuclear.org nous en sommes arrivés aux limiter les risques de prolifé- (MHI), Japan Nuclear Fuel Limited (JNFL), Moyenne activité l’isotope 238, sont rejetées vers les parois URS Washington Division, Babcock & Wilcox conclusions suivantes: ration. Au-delà, GNEP vise à Un site opposé au développement 45359 m3 Technical Services, et Battelle Energy Technology. – vie longue 4,6 % 3,87 % du bol, et les plus légères, contenant l’uranium de l’énergie nucléaire: 3. Agence internationale de l’énergie atomique. • la technologie de recyclage développer la coopération inter- 235, restent au centre. D’un bol à l’autre, Haute activité 4. Consolidated Fuel Treatment Center. •Greenpeace: www.greenpeace.org/france permettant de ne pas séparer nationale pour une utilisation 5. Advanced Recycling Reactor. la proportion de molécules légères, 1639 m3 – vie longue 0,2 % 96,05 % radioactives, grandit et le mélange s’enrichit. Source: Andra 2004. 09 08 / NUMÉRO 18 / ALTERNATIVES NUMÉRO 18 / ALTERNATIVES /