les défis du nucléaire
Je vais essayer de vous présenter en quelques mots ce qui se passe dans le domaine de l’industrie nucléaire et ce qui va se passer. Cet article est la réunion d’informations que j’ai pu avoir au cours des deux dernières semaines où j’ai eu l’introduction au cours de génie atomique.
Tout d’abord, pourquoi a-t-on eu l’idée du nucléaire ?
Le principe physique derrière est la réaction de fission, dans le cas les réacteurs actuellement en France : 235U + neutron → fission en 2 noyaux de masses voisines.
Cette réaction libère 200.106 eV soit 50.106 de fois plus que les réactions de combustions classiques qui ont lieu dans les autres centrales.
Si bien que 1kg d’Unaturel= 10 tep, tep = tonne équivalent pétrole.
A partir de là, on commence à pressentir l’intérêt du nucléaire.
Seulement le nucléaire a un inconvénient, il produit des déchets, très nocifs, pour une durée très longue mais il les produit en très faible quantité et l’on sait très bien s’en protéger. Seulement cela rend l’énergie nucléaire difficile à accepter par les populations.
Le parc nucléaire français actuel :
La France produit 85% de son énergie par le nucléaire, c’est le pays le plus nucléarisé au monde. En France, les réacteurs sont des REP, c’est-à-dire des réacteurs à eau pressurisé. Cela permet à la France d’avoir une relative indépendance énergétique de la France. Cette filière permet d’avoir un prix du kWh stable, car le prix est surtout déterminer par l’investissement (càd le coût de construction de la centrale) et non le prix de la matière première, qui ceci étant dit à un prix stable et bas actuellement (enfin, ça a monté ces derniers temps).
Maintenant 2 mots sur les autres sources énergétiques et les problèmes de demain :
Il y a le pétrole… Mais, prix très fluctuant, très haut, ressources qui s’essoufflent (on a dépassé le pic, càd que l’on extrait plus à présent que l’on trouve de ressources). Et ça pollue.
Les autres énergies fossiles (gaz), ont un problème, elles émettent du CO2, et vous avez tous entendu du réchauffement climatique…
Il y a l’hydraulique, elle représente aujourd’hui 3 ou 4% de la production de l’énergie mondiale ; c’est une énergie propre mais on est en limite d’exploitation : il ne reste plus que le barrage des 3 gorges en Chine, comme gros projet et l’on peut peut être construire ici ou là encore des barrages mais globalement les marges de progression sont faibles, on a fait le tour de cette ressource.
L’éolien : c’est la ressource absolument pas viable. EDF en met dans toutes ces pubs, parce que c’est bon pour la com, mais malheureusement, je ne me trompe presque pas si je dis que ce n’est bon qu’à ça. Une disponibilité de 20% et un rendement mauvais impliquent de fortes variations de production (donc pénurie ou excès.). L’Allemagne qui en a 10000 dans le nord est perdante. Surtout qu’en Europe, quand il fait froid ou chaud, c’est qu’on a un anticyclone et donc pas de vent !
Le solaire thermique : c'est-à-dire centrale de panneau solaire. Ce n’est pas viable non plus. C’est utile comme appoint, pour un domicile par exemple, mais ce n’est pas performant pour la production d’énergie en grande quantité et c’est le problème que l’on se pose là. Si, ça n’est pas viable, c’est simplement parce que le rayonnement solaire a une densité d’énergie de seulement 1kW/m², faible donc et de plus les pertes sont importantes.
Le nucléaire : forte stabilité des coûts, combustible le moins cher, bon rendement… Cependant, il y a aussi des moins (gestion des déchets entre autre et voir après, il faut améliorer le nucléaire actuel.)
L’Hydrogène : pas si simple, on est loin d’y être. Rien n’est gagné pour l’instant, il y a encore plusieurs à surmonter.
Or les besoins énergétiques se font pressant : Du fait de la croissance des 2 grands (Inde et Chine), l’augmentation de la population mondiale, les besoins en énergie vont fortement augmenter. Pour faire simple, voir la difficulté, et le défi du nucléaire, je vous donnerai qu’un chiffre :
Si l’on a recours autant que l’on peut les autres énergies que le nucléaire, et le nucléaire en appoint, et bien les ressources en uranium naturel seront épuisés en 2050 ! Bref, en même temps que le pétrole. Cela justifie en partie la nécessité de changer de technologie de l’avenir.
Car aujourd’hui la majorité des réacteurs dans le monde sont des réacteurs à eau : or ceux-ci ne consomment que 0,5% de l’uranium naturel. Pourquoi ? Cela est du à des histoires de désintégration de noyaux : l’235U utilisé, a une demi vie plus courte que l’238U, si bien qu’il n’y a plus que 0 ,7% d’235U dans l’Unat aujourd’hui et à l’inverse 99% d’238U. Or il existe des réacteurs qui peuvent valoriser l’238U aussi, ce sont les réacteurs à neutrons rapides, il y en a déjà eu 2 en France : Phénix et SuperPhénix (fermé en 97 pour raisons politiques). Bref pour ne pas rentrer dans les détails, il vous suffit de retenir que ces types de réacteurs permettent de valoriser de 70 à 90% de l’Unat contre 0,5% pour les réacteurs à eau, et ils sont donc la clé pour subvenir à nos besoins énergétiques.
Ils ont par ailleurs de multiples avantages que je vais présenter après, mais ils ne seront construit qu’en 2040, d’ici là on va construire des EPR qui sont des versions améliorées des REP existant actuellement. Vous devez vous demander pourquoi attend-on ? Et bien parce que pour l’instant les réacteurs rapides sont très mal acceptés et l’on doit d’abord les améliorer grandement avant de les mettre en marche.
Je vous présente donc ce qui va se passer dans le futur :
AREVA vend en ce moment au chinois par exemple, son EPR, c’est ce qu’on appelle les réacteurs de générations III. On peut entendre dans les journaux qu’ils sont révolutionnaires mais en fait, c’est complètement faux, c’est la continuité des réacteurs actuels, ce sont des versions améliorées des REP (ce qu’il y a en France en ce moment) particulièrement au niveau des performances économiques et de sécurités. Mais ils ont toujours le défaut d’utiliser que 0,5% de l’Unat.
Ensuite, viendront les réacteurs de générations IV. C’est là, que l’on peut parler de révolution technologique. Il y a que 6 réacteurs qui sont encore à l’étude, parmi ceux-ci des réacteurs rapides dont j’ai déjà parlé.
Dans le cadre de Génération IV, on donne la définition du nucléaire du futur, pour satisfaire les besoins énergétiques croissants dans une perspective de développement durable (5 grands enjeux):
-poursuivre les progrès en sûreté et compétitivité économique.
-économiser les ressources naturelles.
-minimiser la production de déchets longue vie.
-la sécurité au sens large et particulièrement la lutte contre les risques de prolifération.
En plus de ces 5 enjeux, les modes d’utilisation de l’énergie nucléaire, notamment la possibilité de produire massivement de l’hydrogène, ont été un élément supplémentaire de choix des concepts.
Pour minimiser cette production de déchets : on réutilise les matières fissiles (U) et fissiles (Pu) du combustible usé et l’on brûle et soustraie les actinides mineurs aux déchets ultimes. Les travaux ont montré l’intérêt de recycler le Pu et incitent à brûler les autres actinides pour réduire fortement la radiotoxicité et la puissance thermique résiduelle à long terme des déchets ultimes, la destruction est beaucoup plus facile en spectre rapide et ne s’envisage donc qu’avec les RNR, le temps pour retomber à une radiotoxicité égale à celle de l’Unat est alors de 300 ans seulement ! (/103 par rapport au REP et EPR). Ce que je dis peut sembler compliquer (j’ai fait un copier coller d’un rapport que j’ai fait), mais en gros comprenez qu’avec ces réacteurs, les déchets qui font si peur, seront nocifs « que » pour 300 ans contre 100000 ans avec les réacteurs d’aujourd’hui, et sont donc tout à fait gérable da façon simple.
La maîtrise du risque de prolifération s’obtient par le contrôle des technologies d’enrichissement et de traitement du combustible usé à l’export, par l’utilisation d’un combustible et de procédés de traitement inadaptés à la production des matières stratégiques à l’arme nucléaire et des contrôles des inventaires de matières nucléaires dans les centrales et les usines sous l’égide de l’AIEA. Plus que jamais, il faut lutter contre les risques de prolifération
Enfin pour l’économie des ressources, celle-ci est liée à la valorisation de l’U 238 et la surgénération (c'est-à-dire qu’on recrée en partie le combustible consommé et donc on peut le réutiliser), impossible en spectre thermique et donc avec les réacteurs à eau.
Concernant la sécurité, le niveau atteint par les réacteurs de génération III constitue la référence e le minimum à atteindre par les générations IV.
Le forum génération IV regroupe pays dont : les Etats-Unis, la France, le Japon, le Royaume-Uni, le Canada, la Corée du Sud. C’est une coopération internationale.
En somme, ces réacteurs sont la solution pour résoudre les problèmes énergétiques de demain, et permettre un développement durable.
Un dernier truc : ITER
tout le monde en a entendu parlé mais qu’est ce que c’est ?
Bah, c’est un réacteur expérimental pour ce qui viendra après ces réacteurs ou en complément de ces réacteurs de génération IV. Donc dans très longtemps, il repose sur un phénomène physique différent : la fusion et non la fission.
Je m’arrête là, j’en ai marre mais ATTENTION, j’ai fait très court, j’ai éludé beaucoup de choses, simplifiés d’autres, donc ce n’est pas tout à fait la vérité partout ou elle est incomplète, c’est juste pour que vous aillez quelques idées sur pourquoi fait-on de la recherche en ce moment, qu’est ce qu’on essaye de faire ?... Si vous voulez plus d’infos, documentez-vous !
Tout d’abord, pourquoi a-t-on eu l’idée du nucléaire ?
Le principe physique derrière est la réaction de fission, dans le cas les réacteurs actuellement en France : 235U + neutron → fission en 2 noyaux de masses voisines.
Cette réaction libère 200.106 eV soit 50.106 de fois plus que les réactions de combustions classiques qui ont lieu dans les autres centrales.
Si bien que 1kg d’Unaturel= 10 tep, tep = tonne équivalent pétrole.
A partir de là, on commence à pressentir l’intérêt du nucléaire.
Seulement le nucléaire a un inconvénient, il produit des déchets, très nocifs, pour une durée très longue mais il les produit en très faible quantité et l’on sait très bien s’en protéger. Seulement cela rend l’énergie nucléaire difficile à accepter par les populations.
Le parc nucléaire français actuel :
La France produit 85% de son énergie par le nucléaire, c’est le pays le plus nucléarisé au monde. En France, les réacteurs sont des REP, c’est-à-dire des réacteurs à eau pressurisé. Cela permet à la France d’avoir une relative indépendance énergétique de la France. Cette filière permet d’avoir un prix du kWh stable, car le prix est surtout déterminer par l’investissement (càd le coût de construction de la centrale) et non le prix de la matière première, qui ceci étant dit à un prix stable et bas actuellement (enfin, ça a monté ces derniers temps).
Maintenant 2 mots sur les autres sources énergétiques et les problèmes de demain :
Il y a le pétrole… Mais, prix très fluctuant, très haut, ressources qui s’essoufflent (on a dépassé le pic, càd que l’on extrait plus à présent que l’on trouve de ressources). Et ça pollue.
Les autres énergies fossiles (gaz), ont un problème, elles émettent du CO2, et vous avez tous entendu du réchauffement climatique…
Il y a l’hydraulique, elle représente aujourd’hui 3 ou 4% de la production de l’énergie mondiale ; c’est une énergie propre mais on est en limite d’exploitation : il ne reste plus que le barrage des 3 gorges en Chine, comme gros projet et l’on peut peut être construire ici ou là encore des barrages mais globalement les marges de progression sont faibles, on a fait le tour de cette ressource.
L’éolien : c’est la ressource absolument pas viable. EDF en met dans toutes ces pubs, parce que c’est bon pour la com, mais malheureusement, je ne me trompe presque pas si je dis que ce n’est bon qu’à ça. Une disponibilité de 20% et un rendement mauvais impliquent de fortes variations de production (donc pénurie ou excès.). L’Allemagne qui en a 10000 dans le nord est perdante. Surtout qu’en Europe, quand il fait froid ou chaud, c’est qu’on a un anticyclone et donc pas de vent !
Le solaire thermique : c'est-à-dire centrale de panneau solaire. Ce n’est pas viable non plus. C’est utile comme appoint, pour un domicile par exemple, mais ce n’est pas performant pour la production d’énergie en grande quantité et c’est le problème que l’on se pose là. Si, ça n’est pas viable, c’est simplement parce que le rayonnement solaire a une densité d’énergie de seulement 1kW/m², faible donc et de plus les pertes sont importantes.
Le nucléaire : forte stabilité des coûts, combustible le moins cher, bon rendement… Cependant, il y a aussi des moins (gestion des déchets entre autre et voir après, il faut améliorer le nucléaire actuel.)
L’Hydrogène : pas si simple, on est loin d’y être. Rien n’est gagné pour l’instant, il y a encore plusieurs à surmonter.
Or les besoins énergétiques se font pressant : Du fait de la croissance des 2 grands (Inde et Chine), l’augmentation de la population mondiale, les besoins en énergie vont fortement augmenter. Pour faire simple, voir la difficulté, et le défi du nucléaire, je vous donnerai qu’un chiffre :
Si l’on a recours autant que l’on peut les autres énergies que le nucléaire, et le nucléaire en appoint, et bien les ressources en uranium naturel seront épuisés en 2050 ! Bref, en même temps que le pétrole. Cela justifie en partie la nécessité de changer de technologie de l’avenir.
Car aujourd’hui la majorité des réacteurs dans le monde sont des réacteurs à eau : or ceux-ci ne consomment que 0,5% de l’uranium naturel. Pourquoi ? Cela est du à des histoires de désintégration de noyaux : l’235U utilisé, a une demi vie plus courte que l’238U, si bien qu’il n’y a plus que 0 ,7% d’235U dans l’Unat aujourd’hui et à l’inverse 99% d’238U. Or il existe des réacteurs qui peuvent valoriser l’238U aussi, ce sont les réacteurs à neutrons rapides, il y en a déjà eu 2 en France : Phénix et SuperPhénix (fermé en 97 pour raisons politiques). Bref pour ne pas rentrer dans les détails, il vous suffit de retenir que ces types de réacteurs permettent de valoriser de 70 à 90% de l’Unat contre 0,5% pour les réacteurs à eau, et ils sont donc la clé pour subvenir à nos besoins énergétiques.
Ils ont par ailleurs de multiples avantages que je vais présenter après, mais ils ne seront construit qu’en 2040, d’ici là on va construire des EPR qui sont des versions améliorées des REP existant actuellement. Vous devez vous demander pourquoi attend-on ? Et bien parce que pour l’instant les réacteurs rapides sont très mal acceptés et l’on doit d’abord les améliorer grandement avant de les mettre en marche.
Je vous présente donc ce qui va se passer dans le futur :
AREVA vend en ce moment au chinois par exemple, son EPR, c’est ce qu’on appelle les réacteurs de générations III. On peut entendre dans les journaux qu’ils sont révolutionnaires mais en fait, c’est complètement faux, c’est la continuité des réacteurs actuels, ce sont des versions améliorées des REP (ce qu’il y a en France en ce moment) particulièrement au niveau des performances économiques et de sécurités. Mais ils ont toujours le défaut d’utiliser que 0,5% de l’Unat.
Ensuite, viendront les réacteurs de générations IV. C’est là, que l’on peut parler de révolution technologique. Il y a que 6 réacteurs qui sont encore à l’étude, parmi ceux-ci des réacteurs rapides dont j’ai déjà parlé.
Dans le cadre de Génération IV, on donne la définition du nucléaire du futur, pour satisfaire les besoins énergétiques croissants dans une perspective de développement durable (5 grands enjeux):
-poursuivre les progrès en sûreté et compétitivité économique.
-économiser les ressources naturelles.
-minimiser la production de déchets longue vie.
-la sécurité au sens large et particulièrement la lutte contre les risques de prolifération.
En plus de ces 5 enjeux, les modes d’utilisation de l’énergie nucléaire, notamment la possibilité de produire massivement de l’hydrogène, ont été un élément supplémentaire de choix des concepts.
Pour minimiser cette production de déchets : on réutilise les matières fissiles (U) et fissiles (Pu) du combustible usé et l’on brûle et soustraie les actinides mineurs aux déchets ultimes. Les travaux ont montré l’intérêt de recycler le Pu et incitent à brûler les autres actinides pour réduire fortement la radiotoxicité et la puissance thermique résiduelle à long terme des déchets ultimes, la destruction est beaucoup plus facile en spectre rapide et ne s’envisage donc qu’avec les RNR, le temps pour retomber à une radiotoxicité égale à celle de l’Unat est alors de 300 ans seulement ! (/103 par rapport au REP et EPR). Ce que je dis peut sembler compliquer (j’ai fait un copier coller d’un rapport que j’ai fait), mais en gros comprenez qu’avec ces réacteurs, les déchets qui font si peur, seront nocifs « que » pour 300 ans contre 100000 ans avec les réacteurs d’aujourd’hui, et sont donc tout à fait gérable da façon simple.
La maîtrise du risque de prolifération s’obtient par le contrôle des technologies d’enrichissement et de traitement du combustible usé à l’export, par l’utilisation d’un combustible et de procédés de traitement inadaptés à la production des matières stratégiques à l’arme nucléaire et des contrôles des inventaires de matières nucléaires dans les centrales et les usines sous l’égide de l’AIEA. Plus que jamais, il faut lutter contre les risques de prolifération
Enfin pour l’économie des ressources, celle-ci est liée à la valorisation de l’U 238 et la surgénération (c'est-à-dire qu’on recrée en partie le combustible consommé et donc on peut le réutiliser), impossible en spectre thermique et donc avec les réacteurs à eau.
Concernant la sécurité, le niveau atteint par les réacteurs de génération III constitue la référence e le minimum à atteindre par les générations IV.
Le forum génération IV regroupe pays dont : les Etats-Unis, la France, le Japon, le Royaume-Uni, le Canada, la Corée du Sud. C’est une coopération internationale.
En somme, ces réacteurs sont la solution pour résoudre les problèmes énergétiques de demain, et permettre un développement durable.
Un dernier truc : ITER
tout le monde en a entendu parlé mais qu’est ce que c’est ?
Bah, c’est un réacteur expérimental pour ce qui viendra après ces réacteurs ou en complément de ces réacteurs de génération IV. Donc dans très longtemps, il repose sur un phénomène physique différent : la fusion et non la fission.
Je m’arrête là, j’en ai marre mais ATTENTION, j’ai fait très court, j’ai éludé beaucoup de choses, simplifiés d’autres, donc ce n’est pas tout à fait la vérité partout ou elle est incomplète, c’est juste pour que vous aillez quelques idées sur pourquoi fait-on de la recherche en ce moment, qu’est ce qu’on essaye de faire ?... Si vous voulez plus d’infos, documentez-vous !
posted by BeL at 10:15 PM
2 Comments:
Bon, OK, l'avenir sera nucléaire ou il ne sera pas !... (faites passer le message aux incrédules et autres s(c)eptiques :-), nous , bérets-basques et baguette-de-pain, nous gagnerons du temps ;-D)
Une ch'tit' question : et les Yankees ? où en sont-ils ? eux qui nous précèdent toujours en matière de technologies; quelles recherches mènent-ils ? (évitons de réinventer la roue....!)
les ricains, ils dominaient tout avant, c'est même à eux que l'on a acheté la licence (Westinghouse) pour construire les REP actuellement présent en France. Mais après, il y a eu une politique très défavorable envers le nucléaire, si bien qu'ils ont pris du retard et aujourd'hui l'EPR, le réacteur de 3ème génération est un produit d'AREVA (donc Français). Pour ce qui est des réacteurs de 4ème génération, ils ont à l'initiative du forum de coopération international et investissent beaucoup d'argent dedans, à l'inverse le CEA a un budget de 40M€/an alors qu'il aurait besoin d'une enveloppe de 100M€ s'il voulait mener à bien son programme de recherche.
Cependant, on peut dire que les français on par le passé été plus malin que "les Yankees" au sens ù en France on a tout de suite choisi de retraiter le combustible usé pour séparer le plutonium et l'uranuim présent, ce qui permet de recycler une part de son combustible et de diminuer la radiotoxicité des déchets. A l'inverse les US avaient refusés (enfin Carter) que l'on retraite les déchets par peur des risques de proliférations. Mais aujourd'hui Bush revient sur cette décision et est en train de reprendre le système Français. Je pense pas qu'on puisse dire que l'on est en avance sur les ricains, leur recherhce étant plus forte (car plus riche), mais la France est l'un des grands pays (avec les US et le Japon) du nucléaire.
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