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L’énergie : situation et prospectives

5 - Les points faibles de l’énergie nucléaire

Quels sont les points faibles de l’énergie nucléaire ?

En dehors des risques inhérents à l’énergie nucléaire (ex : Tchernobyl, Fukushima), la technologie actuelle présente deux défauts majeurs :

• la transformation de l’énergie thermique en énergie électrique a un rendement voisin de 35 % car la température est maintenue en dessous de 300 °C dans le cœur du réacteur (le rendement est limité par la différence entre la température du cœur du réacteur et celle du système de refroidissement, généralement l’eau d’une rivière).

• les centrales consomment 0,6 % de l’énergie disponible dans le minerai d’uranium. L’accumulation des déchets radioactifs est une conséquence de la très faible utilisation de l’énergie disponible dans le minerai et dans les combustibles usés.

(Systèmes nucléaires du futur. Génération IV. Clefs N° 55. CEA. Eté 2007. 11 octobre 2007. p. 11, pp. 22-23)

Peut-on améliorer le rendement de la production d’électricité dans les centrales nucléaires ?

Pour accroître le rendement de la transformation de l’énergie thermique en énergie électrique il faut augmenter la température du cœur du réacteur.

Il est possible de conserver l’eau sous pression comme fluide caloporteur jusqu’à 550 °C. Au-delà, il faut remplacer l’eau par de l’hélium. Il est alors possible de dépasser 1 000 °C.

Des réacteurs à hélium fonctionnent depuis les années 1970 (ex : Allemagne, Etats-Unis, Royaume-Uni). Depuis les années 1980, les travaux s’orientent vers la conception de systèmes produisant simultanément de l’électricité (avec un rendement supérieur à 50 %) et de la chaleur pour l’industrie (ex : Afrique du Sud, Chine, Japon).

(Prospective sur l’énergie au XXIe siècle. Communication à l’Académie des technologies. 17 février 2004. p. 55,

Systèmes nucléaires du futur. Génération IV. Clefs N° 55. CEA. Eté 2007. 11 octobre 2007. pp. 6-7, pp. 14-16, pp. 51-54)

Peut-on exploiter plus efficacement l’énergie contenue dans l’uranium ?

Une première amélioration consiste à récupérer une partie de l’uranium fissible et du plutonium présents dans le combustible usé. Ce processus n’a cependant qu’une efficacité très limitée. In fine l’utilisation de l’énergie disponible dans le minerai d’uranium passe de 0,6 % à moins de 0,8 %. Certains pays ont recours au recyclage (ex : Chine, France, Japon, Russie, Suisse) et d’autres pas (ex : Etats-Unis, Finlande, Suède) car son intérêt écologique et économique est controversé.

La seule façon d’améliorer réellement l’utilisation du minerai d’uranium et du combustible usé est de changer de technologie. La recherche porte en priorité sur des réacteurs capables d’utiliser l’uranium 238 car il constitue 99,3 % du minerai d’uranium (les 0,7 % restant correspondent à l’uranium 235 utilisé par les réacteurs actuels). Ce type de réacteur présente en plus l’avantage de consommer une grande partie des produits fortement radioactifs qui se retrouvent actuellement dans les déchets.

Les spécialistes prévoient que la technologie sera mature dans les années 2040. Elle résultera de la coopération de pratiquement tous les pays ayant une grande expérience du nucléaire (Afrique du Sud, Argentine, Brésil, Canada, Chine, Corée du Sud, Etats-Unis, Japon, Russie, Suisse, Union européenne via Euratom).

Dans les décennies à venir, la recherche sur la production d’énergie par fusion portera sur la faisabilité scientifique et technologique. Le programme ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) associe la Chine, les Etats-Unis, l’Inde, le Japon, la Corée du Sud, la Russie et l’Union européenne via Euratom.

(Prospective sur l’énergie au XXIe siècle. Communication à l’Académie des technologies. 17 février 2004. p. 54,

Systèmes nucléaires du futur. Génération IV. Clefs N° 55. CEA. Eté 2007. 11 octobre 2007. pp. 6-9, p. 11, pp. 14-16,

Les coûts de la filière électronucléaire. Cour des Comptes. 31 janvier 2012. p. 117-118,

La notion de réserves. IFP Energies nouvelles.)

Que peut-on faire des déchets radioactifs ?

Jusqu’ici, les déchets radioactifs sont stockés en attendant une meilleure solution.

Les spécialistes préconisent l’enfouissement des déchets moyennement ou hautement radioactifs contenant des éléments dont la durée de vie est supérieure à 20 ou 30 ans. Cette solution est rejetée par une grande partie de l’opinion publique dans tous les pays concernés. Les Etats-Unis disposent malgré tout d’un site de ce type dans le désert du Nevada pour les déchets militaires.

Une alternative est de transmuter les éléments à vie longue en éléments à vie courte. C’est une solution bien adaptée au combustible usé des centrales nucléaires. En effet, il contient 97 % de la radioactivité de l’ensemble des déchets radioactifs et il occupe un très petit volume (l’équivalent d’un bassin de piscine olympique pour la France). Des systèmes de ce type pourraient être opérationnels vers la fin du XXIe siècle.

Evolution de la nocivité du combustible usé selon différents mode de traitement ([10] p. 99). Pu : plutonium ; AM : actinides mineurs ; PF : autres sous-produits.

Le tableau ci-dessous montre la composition de l’ensemble des déchets accumulés en France depuis les débuts de l’utilisation de l’énergie nucléaire.

Vie courte (période < 31 ans)Vie longue (période > 31 ans)
Très faible activitéStockage de surface

Volume = 27,3 % du volume total

Radioactivité < 0,01 % de la radioactivité totale
Faible activitéStockage de surface
Volume = 62,8 %
Radioactivité 0,01 %
Stockage à faible profondeur
Volume = 6,6 %
Radioactivité 0,01 %
Moyenne activitéStockage profond
Moyenne activité
Volume = 3,1 %
Haute activitéStockage profond
Volume = 0,2 %
Radioactivité = 96,8 %

Composition des déchets radioactifs accumulés en France jusqu’à fin 2010. Le volume total de déchets était de 1 320 000 m3, dont 44 000 m3 de déchets destinés à être enfouis. Il devrait s’élever à 1 900 000 m3 fin 2020 et à 2 700 000 m3 fin 2030 ([37] pp. 51-52, p. 65, [95] pp. 5-6, p. 8). Stockage à faible profondeur, stockage profond : ces modes de stockage sont préconisés par les spécialistes mais ils ne sont pas utilisés actuellement.

(Déchets radioactifs, des solutions en progrès continu. Clefs N° 53. CEA. Hiver 2005-2006. 1 mars 2006. pp. 16-17, pp. 75-78, pp. 96-99, pp. 102-103, pp. 109-110,

Inventaire national des matières et déchets radioactifs. Rapport de synthèse. Andra. Juin 2009. pp. 51-52, p. 65,

Plan national de gestion des matières et des déchets radioactifs 2010-2012. Autorité de sûreté nucléaire. 4 juin 2010. pp. 10-13, pp. 111-118,

Les essentiels de l’inventaire national des matières et déchets radioactifs. Andra. Janvier 2012. pp. 5-6, p. 8)

jeudi 20 décembre 2012, par HUCHERY Mélissa


Thèmes : Grands défis
Mots clés : Energie