A l’époque des premiers essais sur la transmutation de l’américium et du neptunium qui remontent à 1986, les débuts paraissaient prometteurs. Aujourd’hui les recherches sur la transmutation semblent en retard, particulièrement par rapport aux autres axes. En réalité, les défis sont d’une ampleur et d’une nature différente. Dans le cas de la transmutation, c’est un domaine nouveau que l’on explore, les outils industriels manquent. Dans le cas des autres axes, on s’appuie sur des techniques éprouvées, on améliore un savoir faire, on contrôle son efficacité et multiplie les précautions comme dans le stockage ou le conditionnement.

Les résultats obtenus avec les outils actuels – réacteur à haut flux de neutrons de Petten en Hollande et réacteur PHENIX avec des neutrons rapides – ont confirmé que la transmutation des produits de fission s’avère peu rentable. Le césium nécessite une étape prohibitive de séparation isotopique, car le césium-135 que l’on cherche à détruire est régénéré par la capture de deux neutrons par le césium-133 stable. La transmutation de l’iode-129 est théoriquement possible mais la stabilité des cibles reste problématique. Seule la transmutation du technétium a été démontrée expérimentalement.

Par contre, la transmutation des actinides mineurs a été démontrée sur le plan scientifique. Soumis à un bombardement neutronique, les actinides mineurs sont effectivement cassés en des noyaux plus légers, stables ou de durée de vie beaucoup plus courte. La transmutation du neptunium dans un milieu homogène avec du plutonium a été montrée dans le réacteur de Petten à haut flux de neutrons.


Il a été confirmé que l’on pouvait transmuter l’américium : une cible d’américium a été fissionnée (donc transmutée) à plus de 70 % dans l’expérience ECRIX avec les neutrons rapides de PHENIX. Un taux de disparition de l’américium de 99 % a pu être atteint. Les difficultés liées à l'incorporation de curium dans des matériaux nucléaires demeurent non résolues. Quoi qu'il en soit, la transmutation du curium en RNR nécessiterait de modifier l'ensemble du cycle.

Trois options sont ouvertes à long terme : les systèmes ADS pilotés par accélérateur, les réacteurs à neutrons rapides (RNR) refroidis soit au sodium, soit au gaz. Sauf pour les réacteurs rapides refroidis au sodium bénéficient de l’expérience acquise avec PHENIX et SUPERPHENIX. Pour les deux autres technologies, il n’y a que peu d’expériences ce qui imposera construire des « démonstrateurs », des prototypes de tailles suffisantes pour une démonstration.

Les préférences du CEA vont vers les réacteurs rapides au gaz que le CEA a choisi dans le cadre de l'Accord intergouvernemental sur les réacteurs de quatrième génération, mais la Commission Nationale d’Evaluation (CNE) relève dans son dernier rapport que rien ne permet de rejeter « les ADS au motif qu'il existe des verrous technologiques, alors qu'il n'est pratiquement rien dit sur les verrous technologiques de l'autre filière innovante des RNR-gaz .»

La route est encore longue et des choix critiques restent à faire pour ce qui est des réacteurs, du mode de recyclage, des combustibles et des cibles. Pour réaliser la transmutation à l’échelle industrielle, d’autres outils que le réacteur PHENIX seront nécessaires, les réacteurs de Génération IV ou les réacteurs ADS (Accelerator Driven Systems pilotés par accélérateurs.

Une forte volonté des acteurs et surtout des gouvernements, sera nécessaire pour mener à bien la tâche. Un démonstrateur pourrait être construit vers 2020-2025. Compte tenu des délais de mise au point de ces nouveaux systèmes et de la vérification qu’ils peuvent transmuter de grandes quantités d’actinides mineurs, la transmutation à l’échelle industrielle est envisageable au mieux en 2040.

Sujet voisin : outils de transmutation