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Ménager les ressources



Utiliser toute l'énergie de l'uranium et du thorium

Pour envisager un recours durable à l'énergie nucléaire, il faut disposer des ressources suffisantes et les exploiter sans les gaspiller. Les réserves aisément accessibles et exploitables à un coût raisonnable d'uranium naturel sont estimées à 16 millions de tonnes.

Ménager les ressources
Les réserves spéculatives d'uranium naturel sont estimées sur ce diagramme à 16 millions de tonnes. Dans le cas d'un développement de l'énergie nucléaire basée sur la fission de l'uranium, les ressources seraient épuisées vers 2060 si l'on maintient l'option dite de « cycle ouvert » de réacteurs à eau légère où l'uranium ne passe qu'une seule fois en réacteur (« Once through » ). Si des réacteurs rapides régénérateurs basés sur le cycle du combustible U-Pu sont introduits à partir de 2030, ce développement serait assuré sans épuiser les ressources. Si cette introduction se fait vers 2050, on retarderait seulement l'épuisement (Source : Gen. IV roadmap, 2002).
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On peut 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.

Ces réacteurs exploitent la fission des noyaux d'uranium 235 présents seulement à raison de 0,7 % dans l'uranium naturel. Ils n'utilisent donc qu'une faible partie du contenu énergétique de l'uranium. 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 mettre au rebut 99 % de ce contenu énergétique. Cette option, longtemps prônée en raison notamment de son moindre coût, gaspille les ressources. Pour récupérer l'énergie contenue dans les 99 % d'uranium 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. Une fission génère 2 à 3 neutrons secondaires. Il suffit que l'un des neutrons transforme un uranium-238 en plutonium-239 tandis qu'un autre neutron provoque une nouvelle fission pour que les noyaux fissiles soient remplacés. Avec un combustible à base d'uranium, cette condition ne peut être réalisée que si le réacteur fonctionne avec des neutrons rapides. Avec de tels réacteurs, les ressources, multipliées par 100 environ, seraient assurées pour des milliers d'années !

Un autre possible 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 lents. Les réacteurs thorium-uranium-233 nécessitent pour démarrer un combustible enrichi en matière fissile (uranium-235 et plutonium-239). Sur le long terme, ils pourraient brûler les stocks de plutonium accumulés par le nucléaire actuel.

SUITE : Réduire les déchets