Prolifération : plutonium 239

Pour la voie de du plutonium, la clef de la technologie est la maîtrise du retraitement du combustible usé d'un réacteur. Il s'agit d'extraire le plutonium-239 fissile qu'il contient. Ce plutonium-239 est formé quand des neutrons sont capturés par les noyaus d'uranium-238 du combustible d'un réacteur.

Le plutonium de qualité militaire utilisé pour les bombes contient plus de 93 % d'isotope 239 fissile. La contamination de l'isotope 240 ne doit pas dépasser 6 %. Le plutonium 240 qui possède en effet un taux de fission spontané relativement élevé émet des neutrons qui déclenchent des réactions en chaîne non désirées. Une concentration dépassant ce seuil provoquerait une pré-détonation de la bombe gênante pour sa fiabilité et mauvaise pour son efficacité.

Le plutonium civil formé dans le cœur des réacteurs contient environ 60 % d'isotope 239. Le reste est composé d'isotopes plus lourds dont environ 25 % de plutonium-240. Cette concentration élevée le rend impropre à la bombe.

Peut-on répéter la voie emprubtée avec l"uranium et enrichir le plutonium civil à 93 % ou plus en isotope 239 ? Passer d'une concentration de 60 à 93 % semble plus facile que d'enrichir l'uranium de 0,7 à 90 %. Pourquoi donc ne pas faire circuler un composé gazeux dans des centrifugeuses ? La réponse est que les problèmes de sûreté et radioprotection seraient insurmontables. L'hexafluorure d'uranium circule sans problèmes dans des installations industrielles parce que l'uranium est très peu radioactif. Un gaz de plutonium le serait des dizaines de millions de fois plus !

Pour arriver au plutonium des bombes, la solution consiste à recourir à des piles à plutonium. C'est la voie empruntée aux Etats-Unis durant la seconde guerre mondiale à Hanford, avant le développement des réacteurs plutonigènes durant la guerre froide. Les barres de combustibles ne restent pas plus de 4 mois dans le cœur de tels réacteurs afin de réduire la formation de plutonium-240 par capture succesive de deux neutrons.

Certains réacteurs civils à uranium naturel et à eau lourde, dont le combustible est sorti fréquemment (*), se prêtent à la prolifération. Le combustible naturel, pauvre en matière fissile et rapidement épuisé, doit être renouvelé pratiquement en continu. Ces réacteurs utilisent comme modérateurs l'eau lourde (comme ceux de la filière canadienne CANDU) ou encore du graphite comme les premiers réacteurs de la filière UNGG française

De réacteurs de faible puissance sont à même de produire de petites quantités de plutonium : par exemple, la capacité de production d'un réacteur de 10 MW est de 2 kg par an. C'est la voie que poursuit la Corée du Nord dans ses efforts pour fabriquer une bombe.

Une des exigences requises pour les réacteurs de quatrième génération du futur sera leur résistance à la prolifération. Ils ne devront pas se prêter à la récupération de plutonium de qualité militaire.

Les Etats-Unis sont derrière cette exigence. On la retrouve derrière la clause qui stipule, dans le cas du réacteur de BushEhr en construction en Iran, que la Russie qui fournira le combustible le reprendra à la sortie. Cette clause préfigure un nucléaire de demain, où les nations qui n'offriraient pas toutes les garanties n'auraient pas d'accès à leur combustible.

Sujets voisins : Voie de l'uranium, Risques de détournement, Nucléaire iranien, Corée du Nord