G@zette 207/208
| 10/03 17:09 Moins de 1% de la
production d'électricité française provient des énergies
renouvelables, en dehors des grands barrages, en dépit du dynamisme
de la filière éolienne, selon le dernier inventaire mondial
de l'Observatoire des énergies renouvelables publié lundi
par EDF.
La production des barrages, particulièrement bonne en 2001 grâce aux fortes pluies, permet à la France d'être le deuxième producteur d'électricité renouvelable de l'Union européenne (derrière la Suède), avec 14,4% de l'électricité produite par l'hydraulique en 2001. Les autres énergies renouvelables (solaire, éolienne, biomasse) pèsent seulement 0,66% de la production d'électricité en France. Mais le potentiel hydraulique français est quasiment atteint, et seul le développement des autres énergies renouvelables permettra d'atteindre l'objectif européen (22,1% de la consommation électrique en 2010), selon les experts. L'énergie éolienne connaît la plus forte dynamique de toutes les énergies renouvelables en France (+60,9% en moyenne de 1993 à 2001). Mais son démarrage tardif ne lui permet pas d'occuper une place de leader au sein de l'Union européenne, avec seulement 0,6% de la production éolienne de l'UE. |
La production d'électricité
d'origine solaire, partie de presque rien en 1993, a cru de 26,4% par an
en moyenne de 1993 à 2001 en France, soit 10 gigawatts/heure (GWh)
supplémentaires, "ce qui est peu comparé aux 130 GWh supplémentaires
allemands", souligne l'Observatoire.
En 2001, le nucléaire a représenté 76,7% de la production d'électricité française. La participation des énergies fossiles (pétrole, charbon, gaz), à 8,2%, est l'une des plus faibles d'Europe. L'inventaire 2001, qui porte sur 70 pays, constate une diminution de la part des renouvelables dans la production électrique mondiale, de 20,6% en 1993 à 18,4% en 2001. Cette baisse s'explique par la forte croissance (+3,24% par an en moyenne) de la production électrique à partir de combustibles fossiles et par le dynamisme du nucléaire (+2,43% par an en moyenne). Si la part des énergies renouvelables dans la production d'électricité diminue dans le monde, elle augmente dans l'Union européenne, de 15,2% en 1993 à 17% en 2001. p.5
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| Petite analyse sur le bilan
énergétique des différentes voies envisageables pour
éliminer les déchets nucléaires par transmutation.
Transmuter consiste à faire capturer un neutron par le noyau radioactif gênant. Il faut donc produire le neutron et le faire entrer dans le noyau. Il y a deux voies possibles: -soit réinjecter des déchets dans un réacteur, -soit les placer devant un système transmuteur à base d'accélérateur de particules qui utilise des réactions nucléaires dites de “spallation”. Le prix Nobel Carlo Rubbia a proposé dans les années 90 un nouveau système dit ADLS qui mélange les deux idées et a été présenté par lui et la presse comme miracle. Mon propos est le suivant : le mélange des deux techniques n'a pas de valeur ajoutée pour l'élimination des déchets. La partie spallation est "l'alibi" qui fait croire que le système élimine les déchets plus efficacement qu'un autre et la partie réacteur est "l'alibi" qui fait croire que la transmutation est peu consommatrice d'énergie. La vérité est à l'opposé : 1- la partie élimination des déchets de fission par réacteur est un leurre car chaque fission redonne des déchets de fission et des transuraniens de plus en plus difficiles à éliminer jusqu'au 237 Pu. Le coût des neutrons ainsi produits est un coût en production de déchets secondaires et à eux seuls les produits de fission sont un problème majeur. Pour une fission, on produit dans 28% des cas un déchet à éliminer ensuite (les chiffres que j'ai pris pour les déchets de fission sont tirés des documents C.E.A. accessibles sur internet : ils donnent 14% de produits de fission étant considérés comme des déchets à longue vie et il y a deux fragments par fission). Mais dans un réacteur les 2,4 à 2,8 neutrons par fission sont consommés à bien autre chose que transmuter les déchets: 1- pour propager la réaction, les 1,4 à 1,8 restants vont se fixer sur le combustible et les éventuels déchets à transmuter par capture ou se perdre dans les matériaux du réacteur (par capture aussi). En prenant une perte minimale de 0,4 neutrons sur les matériaux du réacteur, il en reste 1,4 au mieux disponibles pour la transmutation. Le ratio entre les captures dans le combustible et celles dans les déchets à éliminer est donné par le poids relatif du produit : masse totale x section efficace de capture. Pour des produits de fission qui ont une section efficace de capture de neutrons de quelques barns alors que celle du combustible est de quelques centaines de barns, on voit qu'il faudrait mettre dans le réacteur une masse de produits de fission de l'ordre de grandeur de 100 fois la masse du combustible pour espérer arriver à utiliser la moitié des neutrons pour la transmutation des déchets, soit 0,7 neutrons. Je n'ai jamais vu aucune proposition réaliste permettant de placer une telle quantité de produits de fission dans un réacteur. Un réacteur à l'uranium a trente tonnes de combustible dans son coeur, il faudrait 3000 tonnes de produits de fission ! Pour un surgénérateur au plutonium je ne crois pas que le pilotage d'un réacteur rapide soit compatible avec une telle masse de produits de fission, je n'ai jamais entendu personne le proposer. Comme chaque fission produit en moyenne 0,28 noyau à éliminer on voit que l'équilibre entre production et transmutation de produits de fission se produit si on place environ 40 fois la masse du combustible en produits de fission. Or l'équilibre entre production et élimination signifie un bilan global de transmutation nul ! On est donc loin du compte. (suite)
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On peut ensuite ajouter la question des transuraniens produits dans le réacteur. Chaque transuranien formé par capture de neutrons signifie que ce nucléide impair en neutrons devra recapturer un neutron pour se transformer en transuranien fissile, qui à son tour devra recevoir un neutron pour pouvoir fissionner, avec à ce stade encore une chance sur trois (en moyenne pour le ratio capture/fission) que ce neutron destiné à faire fissionner le noyau soit en fait capturé. Et ainsi de suite !... Donc chaque déchet nucléaire de type transuranien formé dans un réacteur consomme environ 1,5 neutrons ( somme de 1+ 0,33 + 0,33**2 + 0,33**3 + ... = 1/(1-0,3) et sans compter le neutron nécessaire à la propagation de la réaction en chaîne déjà comptabilisé au départ) mais produit aussi 0,28 fragment de fission et conduit à une production de Neptunium 237 à faible section efficace de capture très difficile à transmuter. A ce stade on peut jouer avec les paramètres pour réenfourner plus ou moins de déchets de fission ou de transuraniens dans un coeur de réacteur à l'uranium, au thorium ou au plutonium, et les spécialistes peuvent varier les configurations à l'infini, mais les neutrons produits en réacteur le sont au prix d'une production de déchet supérieure dans tous les cas à la quantité éliminée. La conclusion est qu'il n'existe pas de proposition de réacteur nucléaire susceptible d'éliminer ne serait-ce que les déchets nucléaires qu'il a lui-même produit. La stratégie qui consiste à remettre les déchets nucléaires dans le circuit des réacteurs ne peut au mieux que ralentir la croissance du stock global mais ne permet pas du tout de le faire décroître. Je crois d'ailleurs qu'à ma connaissance personne ne le conteste. 2- La seule "solution" d'élimination réelle des déchets est donc bien celle de la spallation mais elle consomme de l'énergie (ou éventuellement de la fusion dans le futur, mais un futur visiblement lointain). On peut bien dans le cas de la spallation parler d'élimination réelle des déchets parce que la réaction de spallation semble ne produire que peu de déchets par elle-même, environ un noyau à éliminer pour 100 neutrons produits. Mais le bilan énergétique de la spallation est mauvais. Si l'on suppose que des centrales nucléaires alimentent en électricité un accélérateur qui élimine les déchets de fission de la centrale on obtient le bilan suivant : Une fission dans la centrale nucléaire produit 200 MeV (185MeV de fission +15 de radioactivité), mais 0,3 de cette énergie est convertie en électricité, puis 0,5 de cette énergie électrique est convertie en énergie cinétique des particules accélérées par l'accélérateur. Or il faut 35 MeV environ d'énergie de la particule accélérée pour produire un neutron ( soit environ 20 neutrons pour un proton de 700 MeV). On voit ainsi que ces 35 MeV correspondent à 35/(0,5x0,3) = 233 MeV d'énergie produite au départ dans la centrale, soit 1,15 fission. Or la proportion de fissions qui engendre un déchet nucléaire est de 28% (simplification statistique moyenne pour couvrir tous les cas : fissions qui donnent zéro déchet, fissions qui donnent un fragment de fission déchet et fissions qui donnent deux fragments de fission déchet, 14% des fragments de fission étant des déchets). Si l'on supposait que chaque noyau à éliminer pouvait l'être grâce à un neutron de spallation et un seul on voit qu'il faudrait rembourser environ 0,28x1,15 de l'énergie produite, soit environ un tiers. A ceci s'ajoute aussi la consommation d'électricité pour la séparation isotopique de l'uranium qui est de 5% et produit des déchets aussi ce qui monte à 37% la valeur absolument minimum d'autoconsommation énergétique d'un nucléaire "propre", avant même de considérer le traitement des transuraniens et les rendements de capture des neutrons sur les fragments de fission. p.6
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| Mais la faible valeur des sections
efficaces de capture de neutron des fragments de fission à
éliminer fait qu'il est difficile d'obtenir un rendement de capture
qui soit supérieur à 20 ou 30%.
Les études au CERN par Rubbia et al sur le Technétium placé au coeur d'un bloc de 80 tonnes de plomb très pur n'ont pas permis d'obtenir un rendement même de 10%. Si l'on suppose que l'on travaille dans une hypothèse permettant de limiter les pertes, avec d'énormes quantités de déchets à transmuter (séparés isotopiquement, ce qui consomme de l'énergie) fonctionnant en milieu confinant pour les neutrons (hypothèse où le nuage de neutrons s'expand dans la masse des déchets mais est capturé en moyenne avant d'arriver sur les bords du confinement). Or qui dit grandes masses dit aussi nécessité de structures porteuse mécaniquement et de refroidissement, donc de pertes de neutrons par capture sur ces matériaux. Mais il faut aussi considérer la probabilité de recapture de neutron par les déchets qui auraient déjà été transmutés ! En étant optimiste, compte tenu des faibles valeurs de sections efficaces de capture, il semble extrêmement difficile d'assurer un rendement de capture (entendu au sens large avec rendement de séparation isotopique, recapture, etc.) supérieur à 30%. Cela veut dire que la base de 0,28 neutron nécessaires pour éliminer en moyenne les déchets de chaque fission qui a produit de l'énergie dans un réacteur monte à environ 1 neutron et a un coût énergétique de 115% de l'énergie produite au départ. Ceci toujours en mettant de côté la question des transuraniens pourtant déjà difficile! L'élimination complète ( et non stabilisation) du stock de déchets nucléaires par transmutation demanderait donc bien un remboursement complet de l'énergie produite au départ, hypothèse évidemment rejetée économiquement! Au passage, les systèmes de transmutation par spallation seraient des outils rêvés pour une prolifération nucléaire : production de neutron réglable à volonté pour produire du plutonium 239 fissile de première qualité ( arrêt très facile de l'accélérateur, recharge régulière en 238U, extraction chimique du Pu239, ainsi de suite sans être gêné par l'environnement contraignant d'un réacteur nucléaire et la nécessité de fabriquer le combustible de ce réacteur par enrichissement de l'uranium). Dans ce cas, que ce soit pour les opposants ou les pro-nucléaires, l'intérêt de la transmutation est bien maigre, le stockage géologique est inévitable. Dans la “solution” de Carlo Rubbia, on a la superposition des deux effets expliqués ici mais avec une dominante “réacteur”: on produit un peu moins de déchets que dans une centrale classique au prix d'une petite perte de rendement énergétique global mais on n'élimine nullement des déchets nucléaires. On reste à stock de déchets nucléaires croissant. (suite)
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Les versions ultérieures de Rubbia sur des systèmes toujours nouveaux ne changent rien si ce n'est prendre toujours un temps d'avance sur les critiques et se placer dans une “cavalerie” scientifico-médiatique de fuite en avant! Voici ce qui devrait impérativement être expliqué au grand public. COMMENTAIRE Cette contribution en provenance d'un chercheur qui travaille sur le sujet ne fait que confirmer tous les articles que l'on a passé sur le sujet.
Entreposage, stockage ou retraitement ? 2èmes rencontres parlementaires sur l'énergie nucléaire TABLE RONDE N° 1 Monique Sené 24 mars 2003 PRÉAMBULE Il n'est pas normal que le débat officiel actuel fasse le point des apports bons ou mauvais de toutes les énergies (pétrole, charbon, gaz, renouvelables type solaire, bois, vent, …) sauf du nucléaire pour qui la seule question est pour ou contre (débat manichéen et stérile s'il en est)? Avant de proclamer "La production d'électricité d'origine nucléaire s'accroîtra fortement au 21ème ", peut-être faudrait-il avoir étudié une politique ouverte et diversifiée, commençant par de substantielles économies d'énergie. D'ailleurs certains sont carrément hors échelle : prédire 10.000 réacteurs en 2100 revient à penser que l'on construirait 100 réacteurs PAR AN! et 10 millions d'éoliennes n'est pas plus raisonnable car alors c'est 100.000 PAR AN …! La politique des déchets n'est pas la seule à ternir le choix nucléaire. Il convient de repenser les actuels réacteurs pour les rendre plus sûrs, producteurs de moins de déchets. Il convient aussi de repenser notre politique en y incluant un développement massif du recours aux énergies renouvelables. Ceci replacera le problème des déchets à un niveau plus facile à gérer. Nous ne devons pas, dans une politique du fait accompli, supporter un parc qui dépasse nos capacités à mettre en place des solutions pour les déchets radioactifs (et chimiques par ailleurs). Si, de plus, ce parc est démesuré par rapport à nos besoins l'aberration est encore plus flagrante. Nous devons oeuvrer pour une politique énergétique qui prenne les options économies d'énergie et maîtrise de nos consommations CARACTÉRISATION DES DÉCHETS
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| Cependant ce temps est assez long
:
- pour obliger à une surveillance même une fois le site fermé à la venue des colis, - pour représenter une gêne : les surfaces bloquées au moins 300 ans pour que la radioactivité du site revienne à un niveau acceptable risquent de représenter des superficies intolérables pour les générations futures, - pour que les problèmes de mémoire se posent avec acuité. Pour ceux à vie longue (contaminés par des émetteurs alpha), deux cas au moins se présentent : - Les résidus de mines d'uranium (environ 50 millions de mètres cubes) Leur devenir est encore en étude ne serait-ce que pour garantir la non-pollution de l'environnement et donc la santé des populations. - Les déchets du cycle des combustibles usés Leur devenir et surtout la garantie de rétention des produits dépend de conteneurs encore à l'étude. Il dépend aussi de la solution que l'on va choisir pour les isoler de l'environnement et donc des populations. Deux options sont actuellement possibles : - le stockage réversible en profondeur. Cependant trop d'incertitudes grèvent cette hypothèse : rétention des terrains, circulation des eaux, tenue à long terme des emballages, possibilité de réversibilité, …. Ce choix ne pourra donc être finalisé avant de nombreuses années de recherches. - l'entreposage réversible également. Cependant, les expériences diverses ont montré la nécessité d'emballages de qualité, de connaissances des déchets (forme physico-chimique, résistance à la corrosion, aux bactéries,..). Mais choix nous permettrait de mener plus facilement les études indispensables à une bonne gestion des déchets. Par ailleurs il est exclu de ne pas faire un suivi de l'évolution des emballages et des risques éventuels de pollution de l'environnement qu'il s'agisse d'un stockage ou d'un entreposage. En conséquence il faut concevoir des entreposages ou des stockages réversibles qui, pour le moment (2003), en sont au stade de la recherche (CEDRA, Bure,…) En couche géologique profonde et compte tenu des flux de chaleur (environ 10 milliW par m2 ), ces déchets (environ 130000 colis pour 40 ans de fonctionnement du parc) représenteront une emprise de surface de 80 à 190 hectares (selon le nombre de galeries) soit un volume de terre excavé de 1 à 2 millions de mètres cubes. En comparaison, les déchets de haute activité (flux de chaleur environ 1 W au m2 ) en 30000 colis pour le même temps de fonctionnement auraient une emprise de 400 à 500 hectares et un volume excavé de 5 à 25 millions de mètres cubes (Dautray, rapport à l'académie des Sciences, décembre 2001). Ce sont autant d'inconnus (évacuation de la chaleur, réaction du milieu à cette chaleur, excavations de grande taille, hydrogéologie, …) qui nous oblige à la prudence quant aux réalisations envisagées. POUR CEUX HAUTEMENT ACTIFS
D'autre part pour les combustibles non encore retraités, il est possible et avisé de choisir le non-retraitement , ce qui oblige à réfléchir à des emballages mais surtout à des solutions d'entreposage provisoire pour leur refroidissement et leur surveillance. (suite)
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Dans les deux cas (vitrification ou non-retraitement) un entreposage devra être prévu car une période de refroidissement en surface (jusqu'à 150 ans) est indispensable avant d'envisager un stockage. Certains songent à la transmutation (NdlR: voir ci-dessus), mais il est alors nécessaire de mettre en œuvre un retraitement poussé pour séparer les divers éléments : actinides et produits de fission. Pour les actinides, il convient alors d'une part de faire un bilan des déchets complémentaires obtenus lors du retraitement poussé et d'autre part de comparer les radiotoxicités des éléments obtenus après transmutation. Il faut aussi se demander combien de réacteurs seront nécessaires et de quels types. Il faut aussi s'interroger sur les problèmes de radioprotection. Manipuler des éléments à vie courte va augmenter les doses reçues par les travailleurs pour un bénéfice destiné aux générations futures que nous sommes incapables d'estimer, si tant est qu'il existe. Au lieu de rêver sur une transmutation quasiment impossible à mettre en œuvre industriellement, il vaudrait mieux se lancer dans des études de réacteurs faisant moins de déchets à vie longue (on ne peut éviter les produits de fission) et garantissant la sûreté. On doit aussi parvenir à limiter tous les rejets pour éviter de polluer l'environnement. Pour les produits de fission, la séparation chimique peut permettre d'isoler un élément, tous isotopes confondus les stables comme les radioactifs. Prenons le cas du césium, il y aura le césium 135 (2,3 millions d'années), le césium 137 (30 ans), le césium 133 (stable). On ne peut donc éliminer le seul césium 135. Dans le cas de l'iode, on se heurte au même problème (iode stable et iode 129 (160 millions années)). Les opérations de transmutation portant sur la totalité des césiums ou des iodes, l'efficacité du procédé chute drastiquement. ANALYSE DES ARGUMENTS EN FAVEUR DU RETRAITEMENT La réduction de volume n'entraîne pas une diminution de la radioactivité. Le fait d'écraser, de fondre des gaines ou des résidus métalliques permet de diminuer le nombre de fûts. Ceux-ci sont alors plus radioactifs et donc cette réduction ne change rien aux contraintes de l'entreposage ou du stockage : il faudra écarter davantage les conteneurs pour tenir compte des problèmes de dégagement de chaleur. Coût de la fin de cycle (transport, entreposage, retraitement, stockage) = 1,41 centimes de francs soit environ 0, 23 centimes d'euros. Si l'uranium et le plutonium sont portés au crédit du retraitement on reste à 1,16 soit 0,19 centimes d'euros. Coût du non-retraitement (transport, entreposage, conditionnement, stockage) =1,10 centimes de francs soit environ 0,18 centimes d'euros. Donc le non-retraitement est finalement moins coûteux. -soit on aura des besoins d'entreposage de combustible (arrêt du retraitement -> UOX 41000 tonnes contre 17600 t si on retraite et MOX 2000 tonne contre 4800 t si on retraite) -soit on augmente les verres de 1600 m3 à 4800 m3 et l'uranium de recyclage de 14300 tonnes à 34100 tonnes. Le recours au retraitement ne diminue en rien les tonnages, il les déplace. Par contre le non-retraitement évite les rejets, évite les tas de plutonium et permet de réfléchir. De toute façon s'il était nécessaire de retraiter dans 100 ou 200 ans, ce serait plus facile grâce à la décroissance radioactive. p.8
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| Entreposage, réversibilité,
stockage
Quel que soit le déchet considéré il faudra des entreposages longue durée parce qu'il n'est pas possible de stocker des verres ou des combustibles avant un long temps de refroidissement pouvant aller jusqu'à 150 ans (MOX). En conséquence des études doivent être menées pour l'obtention d'emballage permettant d'accéder à tout moment aux entreposages. Une des solution est une surveillance et un remplacement éventuel tous les dix, vingt ans. Ceci est valable aussi pour les déchets moyennement actifs pour lesquels il faut aussi des emballages de qualité. Le rapport de la CNE (2002) considère que les recherches n'ont pas abouti et que tant ANDRA que CEA doivent faire plus d'efforts. À ce sujet notons que l'expérience de Stocamine (site alsacien) où ont été stockés des déchets chimiques ultimes n'est pas du tout concluante. C'est le moins que l'on puisse dire. Le fait de penser que le site ne refermerait jamais de déchets non conformes a conduit à négliger le risque incendie et la surveillance de la conformité des colis. Le résultat est un incendie qui se consume depuis plusieurs mois, des mineurs intoxiqués et une incertitude complète sur ce qui pourra être fait dans ce site. Tenue à long terme Combustibles : entreposage indispensable pour refroidissement puis emballage à prévoir pour stockage. À vérifier les problèmes de corrosion liés aux bactéries Verres : entreposage pour refroidissement, conteneur à prévoir pour éviter le phénomène de lixiviation. |
La croyance selon laquelle on pourrait ne
plus se préoccuper d'un stockage profond alors que l'on doit suivre
les entreposages est fausse.
L'oubli des stockages a des conséquences à terme (100, 200 ou 300 ans) et concerne les générations futures. Les entreposages peuvent aider au suivi des colis et des rejets. Cette méthode peut permettre une meilleure gestion des déchets. En guise de conclusion Le non-retraitement nous permet de mieux comprendre les phénomènes et arriver à une gestion correcte des déchets. En effet il faut rechercher les solutions les moins polluantes pour l'environnement et les plus réversibles possibles pour éviter de se trouver dans des impasses ce qui ne ferait que compliquer le problème des déchets. Il est toujours difficile de comparer des recherches surtout en devenir comme le laboratoire de Bure ou l'entreposage de Cadarache. Mais le calcul de l'impact sur la santé et l'environnement doit tenir compte du présent et du futur. En 2003, trop d'inconnues persistent pour se permettre d'affirmer que les solutions sont trouvées. p.9
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