Quel avenir pour l’énergie nucléaire ?

Avec les tragédies de Tchernobyl ou Fukushima, l’énergie nucléaire industrielle ne jouit plus d’une aussi bonne réputation qu’autrefois. Et si les énergies renouvelables progressent, elles semblent insuffisantes pour assurer nos besoins énergétiques actuels et futurs… Que faire ?

Bien sûr, il serait possible de parler des recherches intensives sur la fusion de l’hydrogène. Mais cette solution, aussi prometteuse semble-t-elle être, ne sera pas aboutie avant plusieurs décennies. Le projet ITER est d’ailleurs le plus avancé et devrait entrer en service en 2021 au plus tard pour expérimenter l’isolation électromagnétique du plasma, étape cruciale pour une éventuelle exploitation industrielle.

En attendant que la fusion nucléaire ne devienne une réalité, la nécessité de trouver des sources d’énergies plus propres et plus sûres que le nucléaire industriel s’impose. Actuellement, les énergies renouvelables demeurent les solutions les plus séduisantes et les moins pesantes sur l’environnement. Mais elles ne sont pas exempts de défauts également : une production variant selon les aléas météorologiques, l’usage de terres rares polluantes et difficiles à extraire ou encore un impact sur les écosystèmes parfois très lourd.

Alors quelles solutions se présentent à nous pour remplacer le nucléaire civil actuel ? Existe-t-il une possibilité de parvenir à un nucléaire plus propre et plus sûr ?

L’énergie nucléaire actuelle et ses inconvénients

Les défenseurs de l’énergie nucléaire obtenue par fission de l’uranium et du plutonium arguent souvent que tant que les énergies renouvelables seront trop fluctuantes ou trop chères, l’énergie nucléaire industrielle demeure la meilleure solution pour produire de l’électricité avec une faible production de CO2. Cependant, l’énergie nucléaire conventionnelle actuelle est loin d’être une solution acceptable, au point qu’elle partage des défauts avec les énergies renouvelables et les énergies fossiles !

Crédit photo: Flickr – Peretz Partensky

D’abord, le nucléaire civil actuel est exposé à un inconvénient parmi les plus préoccupants : la sécurité. Les expériences subies de Tchernobyl et Fukushima montrent qu’une mauvaise conception ou que les catastrophes naturelles peuvent rapidement conduire à un désastre industriel avec une pollution extrême. Bien qu’en général, ce risque demeure faible et fait l’objet de nombreuses mesures préventives pour éviter toute catastrophe, ce risque existe et constitue une raison plus que suffisante pour rechercher des solutions pour abandonner progressivement cette filière.

L’autre problème de taille concerne la gestion des déchets. Dans le détail, une centrale nucléaire utilise un combustible solide comme l’uranium ou le plutonium. Or, ce type de combustible n’est exploitable au mieux qu’à 50% de ses capacités, avec la création de déchets radioactifs de longue vie, certains d’entre eux nécessitant environ 300.000 ans avant qu’ils ne perdent suffisamment de radioactivité et ne plus être un danger pour l’Homme et la nature. Plus préoccupant encore, les déchets obtenus par les centrales nucléaires et leur retraitement fournissent du plutonium à usage militaire et participe au risque de prolifération des armes nucléaires.

Sur un plan technique, les centrales nucléaires produisent une quantité très importante d’énergie électrique. Mais cette production est très peu modulable, car un réacteur nucléaire prend du temps pour démarrer et s’arrêter et doit être maintenu à une température constante. En plus d’un coût d’entretien élevé croissant avec le vieillissement des centrales, ce type d’énergie ne peut être rentable que si elle est utilisée sur le long terme, retardant d’autant plus l’implantation d’énergies alternatives et propres et augmentant les risques d’accidents.

Quelles solutions énergétiques se présentent à nous ?

Wikimédia – Sarah Swenty / USFWS

Malgré les limites des énergies renouvelables, il faut rappeler qu’elles restent une solution plus intéressante que le nucléaire civil actuel. Mais elles ne sont pas suffisantes pour alimenter l’ensemble des besoins actuels en énergie. De plus, avec l’émergence de nouvelles grandes puissances, la croissance exponentielle de la population et l’usage accru de l’informatique, il n’est pas déraisonnable de penser que les besoins énergétiques terrestres atteindront rapidement des sommets.

Alors quelles solutions se présentent à nous à brève échéance ? À cette question, une partie de la communauté scientifique répond que le nucléaire promet d’autres solutions. Alors qu’elle souffre d’une mauvaise presse – et en partie à juste titre –, de nouveaux procédés seraient plus sûrs, plus propres et plus modulables et sont en cours d’étude. Le plus intéressant serait la filière des réacteurs à sels fondus.

Fonctionnement d’un réacteur nucléaire à sels fondus

Ce type de réacteur est très différent des réacteurs nucléaires actuels sur de nombreux aspects. D’abord, le combustible utilisé n’est pas de l’uranium mais du thorium. Ce métal, présent abondamment dans la nature (et même sur la Lune), subirait un enrichissement en neutrons qui le transformerait en uranium 233, inexistant dans la nature, mais constituant un puissant matériau fissible. Ensuite, l’uranium 233 subirait une fission à l’aide de sels fondus à base de fluorure de lithium ou de béryllium, produisant de la chaleur qui permet à un générateur de produire de l’électricité. Ce procédé jouit actuellement d’une recherche accrue par les plus grandes puissances comme la Chine, les USA ou la France.

Quels sont les avantages et inconvénients du thorium ?

Jusque-là, vous vous demandez encore ce qui change d’un réacteur nucléaire actuellement exploité. La différence est qu’au lieu d’utiliser un combustible solide, il s’agit ici de sels fondus qui sont sous forme liquide.

L’avantage avancé par ses défenseurs est qu’un combustible liquide de la sorte est à pression ambiante, réduisant intégralement le risque de fusion du réacteur. En effet, les réacteurs  industriels actuels utilisent de l’eau pressurisée pour refroidir le réacteur. Or, ce procédé peut impliquer des pannes de pompes qui induisent soit un arrêt brusque, soit un risque de réchauffement du réacteur et entraîner sa fusion. Avec les sels fondus, ce risque est nul car en cas d’accident, il suffit que le combustible liquide soit purgé dans un réservoir pour y être refroidi progressivement.

Crédit photo: Wikimedia – ornl.gov

Autre propriété intéressante, ce type de réacteur s’autorégule. Si la réaction nucléaire entraîne une chaleur trop élevée, le liquide se dilate et entre dans une cuve placée au-dessus du réacteur. Ce procédé sert entre autre à abaisser la température du réacteur sans pour autant l’arrêter et permet à ce dernier d’atteindre aisément une température constante. Mieux encore, cette gestion facilitée de la température permet de moduler la production d’électricité bien plus efficacement en fonction des besoins énergétiques du moment.

D’un point de vue écologique, le réacteur à sels fondus permettrait chez certains modèles de recycler les déchets radioactifs des précédents réacteurs nucléaires. En effet, les déchets d’uranium et de plutonium actuellement générés par les centrales nucléaires sont exploitables dans une centrale au thorium. C’est notamment un projet sur lequel travaille le CNRS à Grenoble. Des déchets seront évidemment produits, mais en quantité bien plus faibles, estimée à 0,1 % des déchets nucléaires actuellement produits. Leur durée de vie n’excéderait pas plus de 300 ans, contrairement aux déchets nucléaires actuels dont la vie peut s’étendre, on le répète, sur 300.000 ans. Certes, cette période semble longue, mais demeure 1000 fois plus courte que pour les déchets actuels et les rendent bien plus faciles à gérer. Mais le gros inconvénient, c’est qu’ils sont très hautement radioactifs, bien plus que ceux générés par l’industrie nucléaire actuelle. Si c’est davantage gérable dans le temps et qu’ils sont moins nombreux, ils sont néanmoins plus dangereux.

Crédit photo: Slideshare

Enfin, le thorium qui serait exploité est disponible en grandes quantités (3 à 4 fois plus que l’uranium), suffisamment pour une consommation massive en électricité. Sa répartition est qui plus est assez uniforme dans le monde et limite le risque de conflit pour cette ressource. En des termes simples, cela permet d’assurer la totalité des besoins en énergie de l’humanité avec un niveau de consommation équivalent aux pays développés pour plusieurs centaines d’années. Combiné aux déchets des précédentes centrales et aux réserves lunaires potentiellement exploitables, la période de consommation s’étendrait encore. De quoi assurer des besoins énergétiques immenses. Cela s’explique par la densité énergétique très élevée du thorium. En effet, un kilogramme de thorium équivaut énergétiquement à 200 kilogrammes d’uranium et est un carburant nucléaire exploitable à 99%, contrairement à l’uranium qui peut être exploité qu’à 50% dans le meilleur des cas.

Encore des progrès à faire…

Mais ne soyons pas trop optimistes, car des progrès doivent encore être faits. Avant de parvenir à un projet viable, certains aspects importants doivent être approfondis : développer des cuves capables de résister à la corrosion des sels sur de longues périodes, développer une filière de retraitement des sels, définir un cadre réglementaire adéquat, installer des centres de stockage et de traitement des déchets, etc. Par ailleurs, ce type de réacteur ne doit pas monopoliser la production d’énergie. Au contraire, il doit être associé à d’importantes sources énergétiques propres comme les panneaux solaires, dont le rendement demeure intéressant en dépit des aléas climatiques.

Présenté comme une alternative viable aux réacteurs actuels par plusieurs acteurs scientifiques, certains vont jusqu’à parler de « l’atome vert ». Un abus de langage trompeur qui présente cette technologie comme écologique alors qu’elle génère malgré tout une pollution, fusse-t-elle moindre que les centrales actuellement en service. D’autres en revanche critiquent sévèrement ces réacteurs d’être une fausse bonne solution comme le Réseau Sortir du nucléaire. Une situation logique pour une technologie qui sort progressivement de l’ombre et suscite autant d’intérêt que d’inquiétudes.

Crédit photo principale : Flickr – Rodrigo Gómez Sanz