« Le simple est le sceau du vrai Et La beauté est la splendeur de la vérité. » Devises anciennes Très récemment, à Moscou, une réunion des ministres de l'Energie, préparant le sommet du G8, s'est soldée par un consensus entre la Russie et les USA afin d'établir un plan mondial pour le développement de l'énergie nucléaire sans courir le risque de prolifération militaire. Ce regain d'intérêt, à ce niveau aussi élevé, dans cette source d'énergie est d'abord dû aux conditions qu'elle remplit en termes de compétitivité liée au coût et son respect relatif de l'environnement. Cette initiative vient au moment où les projections faites par les agences internationales s'intéressant à l'énergie qui estiment une augmentation de 60% de la demande mondiale de l'énergie d'ici à la fin des trente prochaines années. Alors que les énergies renouvelables qui ne sont pas toujours commodes, par manque des attributs essentiels en termes de transport et contrôlabilité, ne peuvent prétendre à être un véritable substitut fiable aux hydrocarbures (matières non renouvelables) et du nucléaire. Leurs contributions à la demande énergétique mondiale ne dépassera pas les 14% des besoins d'ici à 2030 et moyennant que les efforts d'investissement restent soutenus. Par ailleurs, nous assistons, ces dernières semaines, à une flambée des prix du brut qui ont atteint des sommets record, un appel assourdissant que l'ère après-pétrole est déjà entamée. Par conséquent, le monde fait face à l'épuisement des gisements des hydrocarbures et tous les pays sont appelés à faire des choix pour assurer leurs approvisionnements en énergie pour le futur proche. En attendant le développement de la fusion thermonucléaire qui promet de fournir, dans quelques décennies, une énergie abondante, inépuisable, pas chère, sans aucun impact sur l'environnement et dont un réacteur expérimental (ITER) est actuellement en construction en France. Un projet auquel participent, entre autres, les pays de l'Union européenne, les USA, la Russie et le Japon, et qui servira à confirmer la faisabilité et définir les paramètres de conception des réacteurs futurs. Reste cette période de soudure entre l'ère finissante des hydrocarbures et celle naissante des énergies nouvelles (fusion thermonucléaire) qu'il faut assurer. Pour cela, il est aujourd'hui largement admis que la filière de production d'électricité, qui remplit les conditions d'un développement énergétique durable, acceptable et fiable, l'option nucléaire classique est la seule indiquée. Et si la solution n'est pas le nucléaire, il n'y a pas de solution sans le nucléaire ! C'est peut-être l'option incontournable qu'il faut affronter et assumer avec toutes ses imperfections. Sa contribution actuelle au bilan énergétique mondial représente déjà une partie non négligeable, mais comme source d'énergie, elle reste la moins passive, puisqu'elle est aussi source de grandes polémiques pour d'autres raisons. En effet, elle excite les passions et les ambitions de tous les pays et régule les puissances et la course à la domination. L'énergie nucléaire a cet aspect mythique, fruit du progrès scientifique. Elle chatouille les curiosités tout en étant un pur produit du génie humain. En tant que tel, même s'il n'y avait pas le problème de la prolifération comme toute chose flamboyante, il aurait fallu, peut-être, lui trouver une tare, à l'image du charbon qui, avant même la prise de conscience sur ses effets polluants, a été assombri par un fait de simple superstition à tel point que son utilisation fut décrétée crime capital par le roi Edouard I d'Angleterre en 1306. Et ce n'est qu'à la révolution industrielle du XVIIIe siècle que son utilisation comme source d'énergie est devenue effective. L'énergie nucléaire ne laisse personne indifférent et, avec un demi-siècle d'existence, ce sujet est toujours débattu avec ferveur et passion. Le nucléaire, est-il le fruit interdit auquel il ne fallait pas toucher ? Question intempestive qu'il aurait fallu poser il y a plusieurs décennies. Maintenant, les efforts doivent être tournés vers la gestion de la situation existante et qui est à un point de non-retour. Le monde d'aujourd'hui est appelé à apprendre à vivre dans le paradoxe, car si l'humanité n'a jamais aussi bien profité des bienfaits de son génie créatif, elle n'a jamais, de son histoire, était si proche de sa propre extermination ; depuis que la masse des armes de destruction massive a atteint un certain seuil et le souci grandissant de leur prolifération ont commencé à planer au-dessus de sa tête comme une épée de Damoclès. Energie de fission et nécessité d'enrichir Le chemin du salut ne passera-t-il pas par de nouvelles stratégies des orientations technologiques et le choix des systèmes énergétiques dans l'industrie nucléaire ? En effet, depuis la découverte de la fission nucléaire en1939 par Meitner et Hahn et la construction du premier réacteur avec des réactions en chaînes contrôlées par Enrico Fermi en 1942, à l'université de Chicago, la conception des réacteurs nucléaires était orientée vers une configuration qui produit de l'énergie par la consommation de l'isotope d'uranium le U-235, celui-ci étant l'isotope fissile. La configuration des réacteurs nucléaires, produisant de l'énergie à travers le monde, est basée, pour la plupart, sur le système eau légère U- 235. La présence de l'eau est nécessaire pour caloporter la chaleur tout en servant aussi de modérateur de neutrons. En outre, l'uranium naturel qui sort des mines ne contient qu'une très faible proportion de l'isotope U-235, seulement 0,71%, la majeure partie étant le U-238, qui n'est pas fissile. Eu égard à cette réalité, pour avoir une densité d'énergie rentable, il est impératif d'augmenter cette faible proportion de l'isotope fissile (le U-235) pour toutes les applications. Celle-ci est portée, pour les combustibles des réacteurs en exploitation, de 0,71% à environ 3%. Cette opération est appelée l'enrichissement d'uranium. Pour certains réacteurs de recherche, cet enrichissement peut atteindre jusqu'à 90%. Mais il n'y a pas d'applications à caractère civil connues avec de l'uranium 235 pur. Cette étape du cycle du combustible est, à l'évidence, une affaire très controversée, et c'est le moins que l'on puisse dire. De quoi s'agit-il au juste ? En voici quelques éléments de réponse pour enrichir le débat. D'abord et au risque de trahir la rigueur scientifique, osons l'exercice périlleux de vulgarisation, d'une manière très brève, des techniques de l'enrichissement d'uranium. Acquérir le savoir-faire dans le domaine de la séparation des isotopes est une prouesse technique de premier ordre. A l'origine de la complexité de la tâche est la faible différence des propriétés physiques et chimiques entre les isotopes d'un même élément ; néanmoins celle-ci reste suffisante pour permettre leur séparation. Les différents procédés pouvant satisfaire cette opération sont multiples, mais il y a essentiellement deux méthodes qui sont rentables et utilisées à l'échelle industrielle. Il s'agit de l'enrichissement par diffusion ou par centrifugation gazeuses. Les deux techniques exigent la maîtrise d'un savoir-faire spécifique et laborieux. En effet, tout peut commencer à partir d'un produit stable facile à stocker et à transporter, issu du traitement du minerai d'uranium le « Yellow cake » (gâteau jaune) dont la molécule est le U308 et qui est la forme commerciale de l'uranium et qu'il faut par la suite transformer en hexafluorure d'uranium (UF6) qui est un gaz. Enrichir, c'est séparer les molécules UF6 dont le U est de type 235 de celles dont le U est de type 238 en faisant diffuser l'UF6 à travers des parois poreuses. Le produit obtenu, après le passage, contiendra plus de molécules UF6 dont le U est de type 235 car celles-ci étant relativement plus légères, donc ont une vitesse de diffusion plus grande. La concentration de ces molécules recherchées se voit augmenter dans un rapport de 1.0043 soit 0.43% de plus à chaque passage. Pour atteindre un enrichissement de 3% par ce procédé de diffusion gazeuse, il faudra que l'UF6 passe par près d'un millier de stations de diffusion, ou chacune est composée d'équipements lourds (systèmes de pompage, échangeurs de chaleur, etc.) installées en cascades et fonctionnant simultanément. Si l'objectif est d'alimenter en combustible un réacteur commercial standard de 1000 mégawatts, il faudra de pas moins de 90 tonnes de matière enrichie, ce qui représente pour l'opération de l'enrichissement une installation industrielle énorme. Par ailleurs, il y a l'autre procédé qui exige une technologie plus élaborée mais des installations industrielles, relativement, plus compactes, c'est la centrifugation. Dans ce procédé, le gaz (UF6) est mis en rotation à de très grandes vitesses où les molécules lourdes sont projetées vers les parois extérieures d'un tambour les contenant et celles plus légères, contenant le U-235, se concentrant vers l'intérieur. En récupérant séparément les deux parties, l'une étant forcément plus riche en molécules légères que l'autre ainsi le processus de séparation est enclenché. Une batterie de centrifugeuses installées en cascade assurent l'opération iterative. Le rapport de séparation de ce procédé est de l'ordre de 1.026, une augmentation des molécules recherchées entre deux étapes consécutives 6 fois plus grande que celle de l'option précédente. Une fois enrichi, l'UF6 peut être transformé en bioxyde d'uranium (UO2) qui est une céramique qui sert à la fabrication des éléments combustibles pour alimenter les réacteurs. A partir de ce tronc commun qui est l'enrichissement, d'autres transformations sont possibles, l'élaboration de l'uranium métal par exemple. Selon qu'on opte pour une transformation ou une autre, les applications peuvent être différentes. De cette étape précise, prennent origine toutes les inquiétudes, fondées ou pas, et l'acharnement, justifié ou pas, de la communauté internationale contre tout pays non nucléaire qui franchit ce seuil. Et par conséquent, bien qu'il ne soit écrit explicitement dans aucun texte juridique, l'enrichissement d'uranium est devenu une opération, de fait, illicite. Ce genre de technologie n'est, en principe, jamais transférable et reste le monopole des puissances nucléaires. Pour qu'un pays en voie de développement sans une industrie forte et intégrée arrive à maîtriser ces techniques, il doit faire preuve d'une grande détermination, et certainement au prix de beaucoup de sacrifices tout en ayant, à coup sûr, bénéficié d'un petit coup de pouce de l'extérieur.(A suivre) Directeur de recherche/ CDTA (MERS)
