• Raphaël Champeimont

L'énergie nucléaire est-elle durable ?

Updated: Aug 16, 2021

Sur la question du réchauffement climatique, deux visions du monde s’affrontent. Les conservateurs nient le réchauffement climatique ou pensent que la priorité est la croissance et le développement car leurs avantages l'emportent sur les risques. De l'autre côté, les écologistes soutiennent que nous devrions utiliser exclusivement les énergies renouvelables et faire les sacrifices nécessaires pour nous adapter à leurs contraintes. Mais y aurait-il une troisième voie possible en utilisant l'énergie nucléaire ?


Comme dans mon précédent article sur les risques de l'énergie nucléaire, j'explore les idées reçues que les gens ont sur l'énergie nucléaire et comment elles se comparent à la réalité.


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Absence de conflit d’intérêt : L’auteur de cet article et ce blog ne reçoivent aucun financement de l’industrie nucléaire, ni n’ont d’intérêts financiers dans cette industrie.



# 1 « Le nucléaire contribue au réchauffement climatique »


Réalité: Pas du tout ! L'énergie nucléaire est l'un des moyens de produire de l'électricité les plus respectueux du climat, encore plus que certaines sources renouvelables.


Beaucoup de gens pensent que l'énergie nucléaire contribue au réchauffement climatique. Même en France, qui détient la plus grande part d'énergie produite avec le nucléaire au monde (environ 80% de son électricité), une grande majorité de la population croit que le nucléaire contribue au réchauffement climatique.


En fait, l'énergie nucléaire est l'une des technologies avec les émissions de CO2 les plus faibles. Voici l'ordre de grandeur des émissions de gaz à effet de serre pour la même quantité d'électricité produite (les unités sont en gCO2eq / kWh).

  • Éolien: ~ 10

  • Nucléaire: ~ 10

  • Eau: ~ 20

  • Solaire photovoltaïque: ~ 40

  • Gaz: ~ 500

  • Charbon: ~ 800

Source: rapport 2014 du GIEC du WG3 - Annexe iii p7


Comme on peut le voir, l'énergie nucléaire n'émet presque pas de gaz à effet de serre, comme l'énergie éolienne et hydraulique. Ses émissions ne sont pas complètement inexistantes, car certaines émissions se produisent lors de l'extraction de l'uranium, de la construction et du démantèlement des centrales. Cependant, c'est 4 fois moins que le photovoltaïque (la fabrication de cellules solaires consomme de l'énergie) et 80 fois moins que le charbon (l’énergie la plus polluante).


La France offre un bon exemple de l'effet de l'énergie nucléaire sur les émissions de CO2. Avec 80% de son électricité produite à partir du nucléaire, sa production d'électricité émet 5 fois moins de CO2 que la moyenne européenne (60 vs 300 gCO2 / kWh), et environ 8 fois moins que la moyenne mondiale (475 gCO2 / kWh).


# 2 « On ne sait pas quoi faire des déchets »


Réalité: Nous enfouissons déjà certains déchets nucléaires profondément sous terre, et cette solution est considérée comme sûre par les experts.


Il existe différents types de déchets nucléaires. Une partie sera radioactive pendant quelques années seulement, il suffit donc d'attendre que leur radioactivité devienne suffisamment faible. Certains d'entre eux ne sont que faiblement radioactifs et peuvent simplement être enterrés peu profondément. La question vraiment complexe, c'est la gestion des déchets qui sont à la fois de haute activité (très dangereux) et à vie longue (ils resteront radioactifs pendant des milliers d'années). C'est typiquement le cas du combustible nucléaire usé.


Gérer les déchets de haute activité

Certaines personnes préconisent de les laisser dans les hangars de haute sécurité en surface où la plupart d'entre eux sont stockés aujourd'hui. La radioactivité diminue avec le temps, donc si on attend assez longtemps, elle reviendra au même niveau de radioactivité que l'uranium naturel avait lorsque nous l'avons extrait du sol (ce qui est très faible, on peut le toucher sans risque). Cependant, le temps nécessaire est de l’ordre de 100 000 ans, ce qui est extrêmement long. Même si nous espérons bien sûr que la paix actuelle durera pour toujours, il serait déraisonnable de supposer qu’il y aura la paix partout dans le monde pendant 100 000 ans. C'est pourquoi les experts pensent qu'une solution à long terme plus sûre consiste à enfouir ces déchets profondément sous terre.


Laisser des déchets nucléaires à la surface obligerait également les générations futures à s'en occuper très longtemps, tandis que leur stockage sous terre ne nécessite aucun soin particulier une fois qu'ils sont enterrés. On peut simplement les oublier là. En fait, il existe même des recherches sur la manière de s'assurer que les générations futures ne les déterrent pas accidentellement, en avertissant de leur présence avec des symboles, des messages dans différentes langues et même de l'art. Le stockage géologique profond est déjà utilisé aux États-Unis pour les déchets militaires, et plusieurs autres pays construisent également de telles installations.

Les réacteurs nucléaires naturels

Il peut être difficile de croire que les déchets nucléaires enfouis dans le sol peuvent y rester pendant des centaines de milliers d'années. Mais en fait, nous avons la preuve expérimentale que cela est possible ! Lorsque la Terre était plus jeune, il y avait plus d'uranium 235 dans le sol qu'aujourd'hui, et la composition de l'uranium naturel était la même que celle de l’uranium enrichi aujourd'hui utilisé dans les centrales. S'il y avait de l'eau et de l'oxygène autour de l'uranium, les conditions pourraient théoriquement exister pour un réacteur nucléaire naturel, qui fonctionnerait exactement comme un réacteur artificiel à eau légère. Les physiciens avaient prédit cette possibilité, et de tels réacteurs naturels ont été découverts ! Ainsi, il a été constaté que des réactions nucléaires se sont produites dans une couche de minerai d'uranium au Gabon il y a 1,7 milliard d'années et pendant plusieurs centaines de milliers d'années.


Lorsqu'il n’y a plus eu assez d'uranium 235, la réaction s’est arrêtée, laissant le « combustible nucléaire usagé » sur place. Ce qui est particulièrement intéressant, c'est que ces « déchets nucléaires » se sont déplacés de seulement quelques centimètres en un milliard d'années. Cela montre que les déchets radioactifs enfouis peuvent en fait y rester très longtemps si le lieu est correctement choisi. N'oubliez pas que nous avons besoin que les déchets restent à leur place pendant « seulement » quelques centaines de milliers d'années, soit 10 000 fois moins que ce que ces déchets naturels ont réussi à faire. Les déchets radioactifs peuvent donc rester en toute sécurité dans le sol beaucoup plus longtemps que ce dont nous avons réellement besoin.


# 3 « Nous allons manquer d'uranium »


Réalité: Nous avons suffisamment d'uranium pour 250 ans au rythme d'utilisation actuel. Si nous développons des réacteurs à neutrons rapides, nous pourrons utiliser des ressources au moins 30 fois plus longtemps.


Ressources conventionnelles

L'AIEA a calculé qu'au rythme actuel d'utilisation, nous avons 130 ans d'uranium si l'on considère les ressources certaines, et 250 ans si nous modélisons les ressources qui existent probablement. C'est une estimation au rythme actuel d'utilisation, mais que se passerait-il si nous voulions utiliser beaucoup d'énergie nucléaire? Aujourd'hui, l'énergie nucléaire fournit environ 10% de l'électricité mondiale, mais que se passerait-il si nous voulions qu'elle en fournisse beaucoup plus, pour remplacer les énergies fossiles afin d’éviter un réchauffement climatique trop important ? Supposons que nous voulions que 50% de l'électricité mondiale soit fournie par l'énergie nucléaire, c'est-à-dire une multiplication par 5. Ces 250 ans deviendraient alors seulement 50 ans et l'énergie nucléaire serait condamnée à long terme, non ?


Les réacteurs à neutrons rapides

En fait, il existe des possibilités à long terme avec l'énergie nucléaire, mais pour les comprendre je dois vous parler un peu plus de l’uranium. L'uranium que nous trouvons dans la nature, appelé uranium naturel, est en fait un mélange de deux types d'uranium. Il s'agit en grande partie d'uranium 238 qui en représente 99,3%, et d'un type plus rare appelé uranium 235 qui en représente 0,7%. Le problème, c'est que seul le rare uranium 235 est utilisé pour produire de l'énergie dans les centrales. Mais pourrait-on produire de l’énergie avec l'uranium 238 également ? C'est précisément ce que permet de faire un réacteur d’un type spécial, appelé réacteur à neutrons rapides.


Les réacteurs à neutrons rapides sont capables de transformer l'uranium 238 en plutonium et d’utiliser le plutonium pour produire de l'électricité. Ceci est particulièrement intéressant car un tel réacteur peut utiliser de l'uranium 238 et le plutonium qu’on trouve dans le combustible nucléaire usé des réacteurs actuels (voir graphique). Une grande partie des déchets nucléaires actuels deviendrait alors du combustible réutilisable, ce qui réduirait considérablement la quantité de déchets de haute activité à enfouir sous terre.

Les réacteurs à neutrons rapides permettent de multiplier par 30 la quantité d'uranium utilisable. Cela nous donnerait de l’énergie pendant plusieurs milliers d'années, assez longtemps pour trouver de nouvelles technologies de remplacement comme la fusion.


Les réacteurs à neutrons rapides (RNR) sont-ils répandus ? Dans les années 60, les gens étaient plus enthousiasmés par l'énergie nucléaire et s'attendaient à une construction plus importante de centrales, ce qui aurait conduit à un épuisement plus rapide des ressources en uranium. Il y avait donc beaucoup d'intérêt pour les RNR comme solution à long terme, ce qui a conduit à la construction de nombreux prototypes (comme Superphénix). Mais après l'accident de Tchernobyl, la construction de centrales nucléaires a ralenti. De nouvelles ressources en uranium ont également été découvertes, repoussant plus loin la date d’épuisement des ressources en uranium. Pour cette raison, l'intérêt pour les RNR a diminué et bon nombre d'entre eux ont été mis hors service. Cependant, la recherche sur ces réacteurs continue, avec 4 RNR en service dans le monde et 1 en cours de construction.


Au-delà de l'uranium

Nous avons beaucoup parlé de l'uranium, car les réacteurs nucléaires déjà industrialisés utilisent tous des matériaux dérivés du minerai d'uranium. Cependant, le thorium est un autre élément qui pourrait également être utilisé comme combustible nucléaire. Il y a plus de thorium que d'uranium sur Terre et son utilisation permettrait au moins de doubler les ressources. Le plan de l'Inde à long terme pour l'énergie nucléaire inclut le thorium comme troisième étape, après les réacteurs à neutrons rapides (étape 2) et les réacteurs actuels (étape 1). Actuellement, il n'y a pas de réacteurs alimentés au thorium en fonctionnement, mais des réacteurs expérimentaux ont montré qu'il s'agissait clairement d'un combustible utilisable.


Pour en savoir plus sur les réserves d’uranium : Vidéo “Les ressources d'uranium” par “Le Réveilleur”


Conclusion

Concernant les problématiques de pollution, l'énergie nucléaire ne produit pas de gaz à effet de serre et ses déchets radioactifs à vie longue peuvent être gérés en les stockant profondément sous terre. Quant aux ressources, il n'y a aucune raison de croire que nous allons manquer de ressources en uranium dans les 100 prochaines années, même sans aucune avancée technologique majeure. À plus long terme, l'énergie nucléaire peut fournir de l'énergie pendant des milliers d'années si nous améliorons la technologie des réacteurs. Cela nous laisse suffisamment de temps pour développer de nouvelles technologies, comme la fusion ou le stockage efficace de l'électricité, qui rendraient l'énergie nucléaire (de fission) inutile à très long terme.


Scénarios futurs possibles si nous choisissons d'utiliser l'énergie nucléaire.

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