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Auteur
Francis Sorin, journaliste scientifique, est membre honoraire du Haut Comité pour la Transparence et l'Information sur la Sécurité Nucléaire et ancien responsable du Pôle Information de la Société Française...

De nouvelles perspectives pour les combustibles nucléaires


vendredi 10 avril 2015

Les réserves d'uranium connues peuvent assurer le fonctionnement de l'industrie nucléaire pendant un siècle environ. Mais des perspectives existent pour accroître la disponibilité des combustibles nucléaires.


Voir l'article complet sur le blog de la SFEN

Les ressources en uranium sont-elles suffisantes pour assurer les besoins actuels et futurs de l'énergie nucléaire ? L'examen des ressources actuelles, à la lumière de l'histoire des découvertes passées comme de l'évolution des techniques, montre que l'énergie nucléaire possède les ressources nécessaires pour son fonctionnement durant le siècle à venir, même si on double le nombre des réacteurs en service.
 
Quelles sont les différentes options pour accroître encore la disponibilité du combustible nucléaire ?
 
Le thorium, futur combustible nucléaire

On peut faire fonctionner un réacteur nucléaire avec du thorium. Le déploiement de réacteurs brûlant du thorium repose cependant sur le fonctionnement des réacteurs actuels car le thorium lui-même n'est pas fissile. Il faut le transformer d'abord en uranium 233, qui est fissile, et on ne peut le produire au départ que dans des réacteurs à uranium. Les recherches pour l'utilisation du thorium comme combustible nucléaire n'ont pas été importantes à ce jour, mais elles se développent en Inde et en Chine, et une veille est assurée en France, au CNRS en particulier.

Une caractéristique intéressante des réacteurs au thorium est que les déchets produits ne contiennent pas d'actinides mineurs et ne produisent pas de plutonium, ce qui est un avantage dans la gestion à long terme des déchets.

Si de nombreux  gisements de thorium sont connus, l'évaluation des ressources en thorium de la planète reste moins précise que celles en uranium. Elles sont estimées, actuellement, à sept millions de tonnes. Des stocks importants de thorium résultant en particulier de l'exploitation des terres rares, auxquelles il est généralement associé, existent déjà dans le monde.
 
L'uranium d'eau de mer : une ressource future ou un mirage ?

L'eau de mer contient environ 3 mg d'uranium par m3, ce qui conduit à un stock de plus de quatre milliards de tonnes d'uranium. Si cet uranium était récupérable il pourrait alimenter les réacteurs nucléaires pendant des milliers d'années. Malheureusement la technologie d'extraction de l'uranium de l'eau de mer est complexe et très coûteuse. Si elle a pu être réalisée a? l'échelle du laboratoire, le passage à l'échelle industrielle pose des problèmes gigantesques, compte tenu de l'extrême faiblesse de la concentration. Ainsi, pour produire mille tonnes d'uranium par an, ce qui est le cas d'un bon gisement d'uranium, il faudrait construire une installation capable de traiter dix milliards de m3 d'eau de mer chaque jour... Le pompage de l'eau est exclu, car l'énergie nécessitée par ce pompage serait une fraction trop élevée de l'énergie produite par l'uranium récupéré?

 
L'uranium 238, combustible des réacteurs à neutrons rapides

Les réacteurs de fission actuels à eau légère (générations II et III) ne brûlent que l'uranium 235, et un peu de plutonium formé comme sous-produit de la fission. Cela signifie que l'uranium 238, qui forme 99 % de la masse de l'uranium naturel, est inutilisé dans ces réacteurs.

Or il existe une possibilité de brûler la totalité de l'uranium : c'est l'utilisation des réacteurs à neutrons rapides (génération IV). Les réacteurs à neutrons rapides, du type Phénix ou Superphénix en France, ou BN 600 et BN 800 en Russie, ont la particularité, après leur démarrage, de brûler l'uranium 238. En effet sous l'effet du bombardement par les neutrons rapides l'uranium 238 capture un neutron et, après une série de réactions, cet uranium se transforme en plutonium 239 qui est fissile. Ce dernier devient le combustible du réacteur. On gagne donc, en théorie, un facteur 100 dans l'utilisation du combustible et on brûle, en prime, une bonne partie des déchets des combustibles usés des réacteurs à eau légère actuels.

Compte tenu des réserves gigantesques d'uranium appauvri (provenant des rejets de l'enrichissement en uranium 235 par diffusion gazeuse ou centrifugation), le monde se trouve à la tête d'une réserve colossale de combustible (deux millions de tonnes). La France, elle-même, possède à l'heure actuelle un stock d'environ 250 000 tonnes d'uranium appauvri, ce qui lui permettrait de produire de l'électricité, selon la demande actuelle, pendant deux mille à trois mille ans. Avec de telles perspectives, l'énergie nucléaire n'est-elle pas aussi pérenne qu'une énergie renouvelable ?

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5 commentaire(s)
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Commentaire par Gépé
vendredi 10 avril 2015 14:12
Il faudrait aborder l'aspect économique de l'énergie nucléaire et son aspect social.
[2]
Commentaire par Gépé
vendredi 10 avril 2015 14:26
L'aspect économique avec la notion de rente nucléaire, et sociale en participant aux financement des charges sociales.
[3]
Commentaire par so
dimanche 26 avril 2015 08:19
De nouvelles perspectives pour les combustibles nuclaires
[4]
Commentaire par berthier
mardi 29 décembre 2015 18:34
L'uranium de l'eau de mer n'a jamais été considéré, comme une ressource coûteuse, c'est une ressource en uranium, aujourd'hui beaucoup plus chère que l'uranium minier, mais qui n'entrainerait qu'une augmentation raisonnable du prix de l'électricité, contrairement à l'introduction de l'éolien, du photovoltaïque ou du stockage de l'électricité. Il ne s'agit pas non plus de ramener des tonnages considérables : on déplace moins d'un dixième de la masse de pétrole qui arrive de plus loin en France.Surtout il n'est plus question d'installation de pompage depuis longtemps, on utilise les courants marins Il ne s'agit pas d'exploiter un stock d'uranium mais une partie de l'uranium apporté par les fleuves, qui résulte de l'érosion de la croute terrestre on ne prélèverait qu'une partie du flux du cycle de l'uranium jusqu'à la fin du monde dans un milliard d'années. Enfin à la date de cet article, les américains qui ont poursuivi les recherches des japonais sur le sujet sont arrivés à des résultats intéressants. Près de 4 kilogrammes par tonne et d'absorbant, une concentration bien supérieure à la plupart des minerais qui nécessitent eux aussi un traitement. Sur un paragraphe trois erreurs physiques (évaluation des tonnages, cycle de l'uranium, méthode de récupération) , deux erreurs économiques (coût absolu et coût relatif par rapport à l'éolien-photovoltaïque) et un manque de veille scientifique. Les américains et les chinois sont sur le coup depuis 2010, mais pas Francis. Sorin ..
[5]
Commentaire par Elizabeth Chekroun
vendredi 13 mai 2016 18:50
Je ne suis pas d'accord sur la pérennité de l'énergie nucléaire. Il faut stocker les déchets, qui ne disparaissent qu'après des centaines de millions d'années. L'énergie éolienne, hydraulique et autres sont bien mieux à mon sens pour fournir notre consommation quotidienne. En allemagne, ils ont compris ça. Je vous invite au boycott du nucléaire, en changeant de fournisseur http://www.fournisseur-energie.com et en vous mettant sur une offre verte d'énergie pour encourager une meilleure consommation citoyenne de l'électricité, première cause de pollution. Merci
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