Rapport CAS Technologies competitives - D'Dline 2020

Des technologies compétitives au service du développement durable
sites sont rares et la réduction du volume et de la chaleur résiduelle des déchets à
y stocker revêt une importance cruciale (voir 3.7).
Il convient d’abord de rappeler que l’uranium naturel est un métal composé
principalement de deux atomes très semblables, différenciables par leur masse :
l’isotope 238 (pour 99,3 %) et l’uranium 235 (pour 0,7 %). Peu abondant dans
l’uranium naturel, l’uranium 235 est le seul à libérer de l’énergie par fission. Pour être
utilisé dans les réacteurs à eau légère qui constituent aujourd’hui l’essentiel du parc
électronucléaire mondial, l’uranium naturel doit être enrichi : sa concentration en
uranium 235 doit être portée entre 3 % et 5 %. C’est le rôle des technologies
d’enrichissement (voir 3.4).
Après son utilisation en réacteur durant trois à cinq ans, le combustible usé est
déchargé. Il présente alors une composition très différente de sa composition initiale :
près de 95 % d’uranium résiduel appauvri, 1 % de plutonium dont les trois quarts
sont fissiles, 4 % de produits de fission sans valeur énergétique et 0,1 % d’actinides
mineurs.
C’est ici qu’intervient le choix crucial entre :
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un concept de « cycle ouvert », consistant à considérer que les combustibles usés
sont des déchets à stocker en l’état ;
un concept de « cycle fermé » pour l’uranium et le plutonium, consistant à traiter
les combustibles usés pour en extraire, d’une part, l’uranium résiduel, qui peut
venir en substitution à l’uranium provenant des activités minières, être ré-enrichi et
recyclé en réacteur, d’autre part, le plutonium, qui peut être utilisé comme
combustible en mélange (à hauteur de 8 % à 10 %) avec de l’uranium appauvri
(combustible MOX), enfin les produits de fission (près de 4 %) et les actinides
mineurs (0,1 %), qui constituent le déchet ultime, non valorisable, qui sera
immobilisé dans un verre aux qualités de résistance et durabilité très élevées.
Le concept de cycle fermé qui repose sur le traitement-recyclage des combustibles
usés (voir 3.6) est bien préférable au concept de cycle ouvert tant pour la valorisation
énergétique de l’uranium naturel que pour la réduction du volume de déchets à
stocker 1 .
En réalité, le cycle ne peut être totalement fermé tant que le parc de centrales
comporte seulement des réacteurs à eau légère. En effet, il n’est pas possible de
recycler plusieurs fois le plutonium dans des réacteurs à eau légère actuels en raison
de l’évolution de sa composition isotopique au cours de son utilisation en réacteur. En
revanche, les réacteurs à neutrons rapides sont très tolérants à l’égard de cette
évolution de composition isotopique et permettent le « multi-recyclage » du plutonium.
De surcroît, ils présentent un taux de conversion ajustable et élevé permettant de
transformer une part importante d’uranium 238 non fissile en produits fissiles. On voit
donc que le recours au RNR, dès lors qu’il serait techniquement au point et
économiquement viable, permettrait à la fois une valorisation énergétique maximale
(1) Les réticences à son égard sont essentiellement liées aux risques de prolifération qui s’attachent
à la mise en œuvre du plutonium dans le cycle (voir infra).
Centre d’analyse stratégique - 80 - Août 2012
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