Les réserves d’Uranium seront-elles suffisantes ?

Les réserves d’Uranium dépendent du prix que l’on consent à payer pour un kg d’Uranium. À 130 $/kg elles se montent à environ 4 millions de tonnes alors que la consommation annuelle atteint environ 60.000 tonnes. Pour un prix deux fois plus élevé (qui augmenterait le prix du kWh d’environ 5%) les réserves sont estimées à 16 millions de tonnes. Enfin, il est possible d’extraire l’Uranium de l’eau de mer pour un prix dix fois plus élevé de l’Uranium ( et pour un doublement du prix du kWh) : les réserves atteignent alors 3 milliards de tonnes.

Les chiffres ci-dessus sur la consommation et l’incidence du prix de l’Uranium sur celui du kWh correspondent à la technologie des réacteurs à eau pressurisée (REP) qui n’utilisent qu’environ 1% de l’Uranium, essentiellement l’Uranium 235. On voit donc qu’au taux de consommation actuel les réserves permettraient de fonctionner entre 70 ans( au coût actuel) et plusieurs milliers d’années (utilisation de l’Uranium océanique).

Pour que le nucléaire contribue de façon importante à la maîtrise des émissions de gaz à effet de serre il faut envisager une multiplication par 10 à 20 de la puissance installée en réacteurs nucléaires. La consommation annuelle d’Uranium avec la technique actuelle atteindrait alors environ 1 million de tonnes par an. Le tonnage de déchets de haute activité produit annuellement serait du même ordre. Les réserves classiques d’Uranium seraient vite épuisées. Le recours à l’exploitation de l’Uranium océanique demanderait l’équipement en digues et bassins de décantation de 70000 km de côte. Le recours à la technologie actuelle des réacteurs à eau ne semble donc guère susceptible de permettre un développement durable important de la production d’électricité nucléaire. La solution réside dans une amélioration considérable de l’utilisation du combustible, autrement dit dans la surgénération du combustible nucléaire.

Un exemple bien connu de surgénérateur était le réacteur Super-Phénix. Ce type de réacteur met en oeuvre ce qu’on appelle le cycle Uranium-Plutonium. Le noyau fissile principal qui est l’Uranium 235 dans les réacteurs actuels est le Plutonium 239 dans ces réacteurs. Le Plutonium 239 ne se trouve pas dans la nature mais doit être produit grâce à la capture de neutrons par l’isotope principal de l’Uranium, l’Uranium 238 qui représente 99,3% de l’Uranium naturel. Dans certaines conditions neutroniques (neutrons rapides) le nombre de neutrons émis lors de la fission du Plutonium 239 est suffisant non seulement pour assurer le maintien de la réaction en chaîne, mais aussi pour produire plus d’un noyau nouveau de Plutonium. Grâce à cette "surgénération" il devient possible de brûler la quasi-totalité de l’Uranium 238. La consommation annuelle d’Uranium passerait alors de 1 million de tonnes à une dizaine de milliers de tonnes. Ainsi les réserves de 16 millions de tonnes assureraient-elles 1500 ans de fonctionnement pour un parc de réacteurs 20 fois plus important que le parc actuel. Le volume des déchets de haute activité (essentiellement les combustibles irradiés) serait, à puissance égale, divisé par un facteur d’environ 100 (récupération de l’Uranium, du Plutonium et des autres actinides). Enfin le coût de l’extraction du minerai d’Uranium étant devenu complètement négligeable dans le coût de l’électricité, l’exploitation de l’Uranium océanique deviendrait tout à fait possible, avec un équipement de seulement quelques centaines de kilomètres de côte. La durée de vie des réserves atteindrait alors plusieurs centaines de milliers d’année. A coup sûr on a bien affaire ici à un développement durable !

Un autre cycle surgénérateur très intéressant est celui basé sur le couple Thorium 232-Uranium 233. Pour la comparaison entre les deux cycles le lecteur intéressé pourra consulter le site . Il y trouvera également une présentation plus approfondie de la surgénération. Les réserves terrestres de Thorium sont environ quatre fois plus importantes que celles d’Uranium.

En ce qui concerne les réacteurs surgénérateurs l’expérience industrielle est, essentiellement, celle obtenue sur les réacteurs rapides refroidis au Sodium (comme l’était Superphenix). Après l’arrêt, non justifié techniquement mais dû à des considérations politiques, de ce dernier seuls restent en fonctionnement deux réacteurs de ce type en Russie (BN350 et BN600 qui fonctionnent de façon remarquable) et le réacteur Phenix en France. Le Japon a décidé de redémarrer son réacteur MONJU (qui a connu plusieurs défaillances) ; l’Inde a décidé de se lancer dans la construction d’un réacteur de ce type. L’utilisation du Sodium comme fluide de refroidissement présentant un certain nombre de désavantages sur le plan de la sûreté, d’autres pistes sont à l’étude : refroidissement par un mélange de Plomb et de Bismuth fondus, refroidissement par gaz (Helium), et, dans le cas du cycle Thorium-Uranium, utilisation d’un combustible liquide à base de sels fondus. Tous ces concepts sont étudiés dans le cadre d’une collaboration internationale dénommée "Génération IV". Pour que le parc de plusieurs milliers de réacteurs soit opérationnel dès 2050 il faudrait que des réacteurs surgénérateurs entrent en service industriel dès 2030. Il est important de remarquer que la mise en oeuvre de ces réacteurs nécessite la disponibilité d’un stock de Plutonium ou d’Uranium 233 qui devra être produit dans les réacteurs actuels. La coexistence des deux parcs restera nécessaire pendant plusieurs dizaines d’années. L’existence d’une puissante industrie de retraitement des combustibles usés (cf. l’usine de La Hague) est aussi absolument nécessaire pour de tels développements.