Ménager les ressources

Pour envisager un recours durable à l'énergie nucléaire, il faut disposer des ressources suffisantes et les exploiter sans les gaspiller. Les réserves d'uranium naturel sont estimées à 16 millions de tonnes. Il s'agit de réserves aisément accessibles, du moins exploitables à un coût raisonnable. L'eau de mer contient par exemple des composés d'uranium à très petite dose, mais dont l'extraction en principe possible coûterait très cher.

On peut bien sûr découvrir de nouveaux gisements, comme ce fut le cas pour le pétrole sous l'aiguillon de la nécessité, mais les ressources recensées aujourd'hui ne sont pas très importantes. Si l'on continuait à exploiter l'uranium comme on le fait avec les réacteurs actuels à eau légère certains experts prédisent que l'on pourrait fonctionner de 40 à 67 ans avec les réserves connues et 280 ans avec les réserves ultimes (hors eau de mer).

Ces réacteurs exploitent la fission des noyaux d'uranium 235 (nucléaire dit « thermique »), un isotope présent seulement à raison de 0,7 % dans l'uranium naturel. Ils n'utilisent donc qu'une faible partie du contenu énergétique du minerai. Par exemple, l'option dite de « cycle ouvert » où l'uranium ne passe qu'une seule fois en réacteur (« Once through » en anglais), équivaut à mettra au rebut 99 % de ce contenu énergétique. Cette option, longtemps prônée en raison notamment de son moindre coût, est incompatible avec un développement durable. Pour ne pas gaspiller les ressources, il faut procéder autrement. Pour récupérer l'énergie contenue dans les 99 % d'isotope 238 de l'uranium naturel, il faut transmuter cet uranium 238 en plutonium 239 par capture d'un neutron. Ce processus de transformation n'est que faiblement exploité dans les réacteurs actuels.

Dans des réacteurs compatibles avec un développement durable, plus économes des ressources, il s'agirait d'exploiter systématiquement cette transmutation de l'uranium 238 en plutonium 239. On recherche la régénération du combustible, c'est-à-dire la création d'un nouveau noyau fissile pour chaque destruction d'un noyau fissile par fission. Ceci est rendu possible du fait que 2 à 3 neutrons sont émis lors d'une fission. Il suffit que l'un des neutrons provoque une transmutation et un autre neutron provoque une nouvelle fission pour que la condition de régénération soit réalisée. Si le combustible est à base d'uranium naturel, cette condition ne peut être réalisée que si le réacteur fonctionne avec des neutrons rapides. Avec ce nucléaire dit « rapide », les ressources multipliées par 100 environ, auraient une durée de 2 000 à 14 000 ans

Un autre combustible, le thorium, est envisagé, dont les réserves sont trois à quatre fois plus grandes que l'uranium. Le noyau fissile associé au thorium est l'uranium 233. La régénération consiste alors à transmuter un noyau de thorium 232 en uranium 233. Du fait des propriétés nucléaires de la combinaison thorium-uranium 233, la régénération peut être obtenue tant avec des neutrons rapides qu'avec des neutrons modérés (ralentis). L'option impliquant des neutrons modérés requiert moins de combustible pour fonctionner : c'est elle qui est préférée dans les premières études faites aux Etats-Unis. Des solutions dans lesquelles les neutrons ne sont plus modérés sont en cours d’étude ; elles présentent beaucoup d’intérêt pour la sûreté, la simplification du retraitement chimique en ligne et surtout leur capacité à utiliser comme première charge les actinides produits dans les réacteurs à eau actuels.

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