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Le thorium au centre du débat sur le nucléaire du futur

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En dépit de quelques boules puantes balancées dans la salle par des anti-nucléaires radicaux, plusieurs centaines de personnes ont assisté, le 22 novembre, au colloque sur « Le nucléaire du futur », organisé à Paris par la Fondation Ecologie d’Avenir de l’Institut de France.

Claude Allègre, qui en préside le conseil d’orientation et dont on peut critiquer le penchant malthusien, estime néanmoins qu’« à une époque où l’écologie est trop souvent synonyme de vision catastrophiste et perçue comme un frein à la croissance économique, voire une incitation à la décroissance, il nous a semblé important de créer un lieu de réflexion, de débat et d’innovation fondé sur la science, le savoir et la confiance dans le progrès ».

S’il ne visait pas à fixer une orientation précise, le colloque a pris soin d’examiner les choix possibles que nous offrent les sciences et les techniques pour le nucléaire du futur.

L’équivalent du bassin houiller de Lorraine

L’ancien président d’EDF Marcel Boiteux a ouvert le colloque en rappelant que kilowattheure et énergie n’étaient pas synonymes et que ce qui compte, lorsque l’on regarde l’évolution de l’espèce humaine, c’est l’accroissement de ce qu’on appelait autrefois « l’énergie mécanique » en opposition avec l’énergie thermique. Brûler du bois est une chose, disposer d’une énergie capable d’accomplir un travail en est une autre. L’antiquité manquait cruellement d’énergie mécanique et se voyait condamnée à faire appel aux animaux de trait ou aux esclaves pour pomper l’eau. Le changement est venu avec l’introduction en Occident du collier rigide permettant aux chevaux de labourer la terre sans s’étrangler, puis de la machine à vapeur qui a permis l’apogée des mines. C’est ensuite l’arrivée quasi-simultanée du camion et de l’électricité qui fit exploser l’énergie mécanique au service du développement.

Pour Marcel Boiteux, le nucléaire a deux grands avantages : il ne pollue pas l’air et il a peu d’emprise sur le sol. Un jour qu’il faisait visiter à des amis la centrale de Paluel, avec ces quatre réacteurs de 1400 MW, il leur dit : « Voici l’équivalent de tout le bassin houiller de la Lorraine ! »

L’appel d’Edward Teller

Carlo Rubbia, prix Nobel de physique, a ensuite esquissé sa vision du nucléaire du futur. Le scientifique italien a indiqué deux révolutions scientifiques et techniques à mettre en œuvre :

  1. Organiser la transition du cycle dominant actuel uranium naturel/plutonium-239 vers le cycle thorium-232/uranium-233. Le thorium est trois fois plus abondant dans la nature que l’uranium. Par la transmutation isotopique, on peut le « fertiliser » en uranium-233 fissile.
  1. Au lieu d’employer le combustible sous forme solide, le brûler sous forme liquide.

Pour donner force à son argument, Rubbia présenta une longue citation du grand scientifique américain Edward Teller. A peine un mois avant son décès en 2003, alors qu’il était déjà aveugle, Teller avait co-rédigé avec Ralph W. Moir un article préconisant « la combustion de ce thorium dans des sels fondus » et appelé à la construction d’un petit réacteur prototype employant ces principes.

Une centrale de ce type, affirmait Teller, construite à 10 mètres de profondeur, pourrait « fonctionner pendant 200 ans sans que l’on soit obligé de transporter des matières fissibles vers le réacteur ou d’en retirer des déchets pendant cette période ».

Neutrons rapides

Considérant la perspective du thorium intéressante mais pas opérationnelle avant de longues décennies, Jacques Bouchard, ancien directeur du nucléaire au Commissariat de l’énergie atomique (CEA), ainsi que Christophe Béhar, directeur actuel du nucléaire au CEA, ont indiqué les dernières avancées françaises dans le domaine des réacteurs à neutrons rapides (RNR, autrefois appelés surgénérateurs).

Cette filière exploite la fertilité de l’uranium 238 (naturel ou appauvri) qui, irradié par des neutrons rapides, est converti directement en plutonium 239 fissile. Dans ce domaine, la coopération s’impose avec la Russie, qui n’a jamais abandonné cette filière.

Grâce à cette technologie, avec la même quantité d’uranium, on peut produire 50 à 100 fois plus d’électricité que dans les centrales actuelles. Au 31 décembre 2007, environ 254 800 tonnes d’uranium appauvri étaient entreposées sur plusieurs sites en France. Avec les réacteurs de IVe génération, les stocks d’uranium appauvri disponibles, en combinaison avec les combustibles usés contenant du plutonium, permettront, à partir du siècle prochain, de s’affranchir totalement des mines d’uranium, et ce pour plusieurs millénaires : on valorisera, dès lors, les 99 % de l’uranium extrait actuellement en réserve.

S’appuyant sur son savoir-faire historique (Phénix, SuperPhénix, etc.), le CEA examine en priorité deux filières de réacteurs à neutrons rapides (RNR) : une filière à caloporteur sodium liquide dont le démonstrateur industriel a pour nom Astrid, et une filière à caloporteur hélium gaz dont le prototype de R&D s’appelle Allegro. Afin de mieux circonscrire le risque posé par le sodium (élément très conducteur mais s’enflammant au contact direct de l’eau ou de l’air), le CEA a développé un système de conversion d’énergie utilisant du gaz (échangeurs, turbines), en partenariat avec des industriels.

Thorium

Daniel Heuer, directeur de recherche au LPSC/CNRS de Grenoble, a ensuite présenté tous les avantages qu’offrent les réacteurs aux sels fondus (RSF) associés au thorium, développés par la petite poignée de chercheurs de haut niveau qui travaille, presque sans budget, sur ce sujet en France. D’abord, il est à noter que le concept français du Molten Salt Fast Reactor (MSFR) a été sélectionné pour ses avantages par le Forum international Génération IV (GIF) comme une des six filières idéales pour le nucléaire du futur.

Le MSFR est un véritable kit « tout en un » : réacteur à haute température, son rendement dépasse celui des centrales actuelles et sa chaleur permet de dessaler l’eau de mer ; régénérateur, il permet, grâce à la régénération, de multiplier le combustible tout en broyant les déchets accumulés par le nucléaire militaire et civil. Avec des facilités d’arrêt grâce à un système de sécurité passive et opérant à pression ambiante, il est totalement exclu qu’il se transforme en Tchernobyl ou autre Fukushima. Mieux encore, aussi bien qu’avec les RNR, les RSF permettent de brûler les actinides mineurs. Avec les RSF, la durée de vie des déchets, dont la quantité est bien moindre, n’est plus que de 300 à 500 ans, loin des millions d’années qu’il faut prévoir aujourd’hui.

Miniaturisation

Bernard Bonin, directeur scientifique au CEA, a ensuite évoqué les nouvelles perspectives qui s’ouvriront avec les petits réacteurs dits « modulaires » (Small Modular Reactors ou SMR). La physique nucléaire fait en sorte que toutes les technologies qu’on vient d’évoquer se prêtent à la miniaturisation. Bien que l’augmentation de la taille des réacteurs permet toujours des économies d’échelle indiscutables, les petits réacteurs ont un avenir certains sur des marchés de niche.

D’une puissance de moins de 150 MW, ces SMR pourraient être construits à la chaîne et livrés sur place. C’est surtout pour les « pays neufs », qui commencent seulement à s’équiper en électricité, que ces petites unités présentent des atouts majeurs. Ou encore pour fournir en électricité des îles (pensez à Haïti, à la Grèce ou à l’Indonésie), des plateformes pétrolières ou des centres urbains très reculés. La Russie, avec des SMR sur barges flottantes, mais aussi le Japon et les Etats-Unis se préparent à lancer cette technologie. En France, Areva et la DCNS, s’appuyant sur la technologie des moteurs de sous-marins nucléaires, ont proposé le concept FlexBlue qui reste à valider.

Comme on le constate, la France n’a pas de pétrole mais l’esprit d’innovation y est encore vivace. Reste maintenant à trouver la volonté politique de le traduire en réalité économique. Ce qui veut dire tordre le coup à un système financier qui nous étouffe au lieu de nous fournir les moyens de construire notre avenir.

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