19 - L'ÉNERGIE DE FISSION
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et n’offrirait pas d’alternative quantitative pour pallier le déclin prévisible à moyen
terme des hydrocarbures. Ce scénario d’un nucléaire se maintenant au niveau actuel
ne paraît pas réaliste. Il est beaucoup plus vraisemblable que l’on se dirige soit vers
la sortie du nucléaire, soit vers une reprise de son développement.
Dans l’immédiat, c’est l’impératif de la lutte contre le réchauffement climatique qui
pourrait conduire à une reprise du développement du nucléaire. Actuellement, et
probablement pour longtemps encore, l’énergie nucléaire est la seule susceptible
de remplacer de façon massive, et dans des conditions économiques acceptables,
les combustibles fossiles.
Si l’on se place dans cette perspective, il devient nécessaire de rechercher des solutions utilisant au mieux les réserves, tout en minimisant le contenu radiotoxique des
inévitables déchets. Une grande diversité de solutions, de directions de recherche
sont actuellement explorées. Elles font souvent appel aux mêmes choix de caloporteurs, avec des combustibles différents, tant du point de vue de la métallurgie
que de la composition isotopique. Il serait présomptueux de vouloir être exhaustif
sur le sujet. Seuls quelques exemples caractéristiques pouvant assurer la pérennité
de la production nucléaire par le recours à la surrégénération seront développés.
19.8.1. LE CHOIX DU CYCLE : URANIUM-PLUTONIUM OU THORIUM-URANIUM ?
Les propriétés du couple fertile-fissile
238 U et
239 Pu sont maintenant bien connues,
puisqu’elles sont à la base de la filière à neutrons rapides refroidie au sodium liquide.
Pour ce couple de noyaux, la surrégénération ne peut être obtenue qu’en spectre
rapide : avec des neutrons thermiques, 30% des captures neutroniques sur le plutonium conduisent à la formation de l’isotope
240 Pu non-fissile par neutrons lents.
Ce pourcentage de neutrons perdus est trop élevé pour pouvoir entretenir la réaction en chaîne tout en surrégénérant le plutonium nécessaire.
Tel n’est pas le cas avec la filière thorium. Le noyau fissile,
233 U, présente à peu de
choses près le même rapport fission/capture pour des neutrons lents ou rapides :
pour 100 neutrons capturés par
233 U, 90 vont conduire à la fission et 10 à la formation
de
234 U. Cette faible déperdition de neutrons dans des captures parasites permet
d’envisager le développement d’une filière surrégénératrice basée sur ce couple.
Par contre,
233 U n’est pas disponible dans la nature et n’a pas été formé auparavant
dans les REP. Il faut donc, au démarrage d’une filière thorium, prévoir une solution
de remplacement à la matière fissile manquante, soit
235
U, soit
239 Pu.
L’avantage considérable de la filière thorium en terme d’inventaire radiotoxique lui
est conféré par sa position dans la charte des isotopes : deux unités de charge et
six unités de masse de moins que
238 U. La production de transuraniens par captures
neutroniques successives s’en trouve fortement réduite. La nature et la quantité
d’actinides générés peuvent ainsi devenir des facteurs déterminants dans le choix
de cette filière pour le futur.
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et n’offrirait pas d’alternative quantitative pour pallier le déclin prévisible à moyen
terme des hydrocarbures. Ce scénario d’un nucléaire se maintenant au niveau actuel
ne paraît pas réaliste. Il est beaucoup plus vraisemblable que l’on se dirige soit vers
la sortie du nucléaire, soit vers une reprise de son développement.
Dans l’immédiat, c’est l’impératif de la lutte contre le réchauffement climatique qui
pourrait conduire à une reprise du développement du nucléaire. Actuellement, et
probablement pour longtemps encore, l’énergie nucléaire est la seule susceptible
de remplacer de façon massive, et dans des conditions économiques acceptables,
les combustibles fossiles.
Si l’on se place dans cette perspective, il devient nécessaire de rechercher des solutions utilisant au mieux les réserves, tout en minimisant le contenu radiotoxique des
inévitables déchets. Une grande diversité de solutions, de directions de recherche
sont actuellement explorées. Elles font souvent appel aux mêmes choix de caloporteurs, avec des combustibles différents, tant du point de vue de la métallurgie
que de la composition isotopique. Il serait présomptueux de vouloir être exhaustif
sur le sujet. Seuls quelques exemples caractéristiques pouvant assurer la pérennité
de la production nucléaire par le recours à la surrégénération seront développés.
19.8.1. LE CHOIX DU CYCLE : URANIUM-PLUTONIUM OU THORIUM-URANIUM ?
Les propriétés du couple fertile-fissile
238 U et
239 Pu sont maintenant bien connues,
puisqu’elles sont à la base de la filière à neutrons rapides refroidie au sodium liquide.
Pour ce couple de noyaux, la surrégénération ne peut être obtenue qu’en spectre
rapide : avec des neutrons thermiques, 30% des captures neutroniques sur le plutonium conduisent à la formation de l’isotope
240 Pu non-fissile par neutrons lents.
Ce pourcentage de neutrons perdus est trop élevé pour pouvoir entretenir la réaction en chaîne tout en surrégénérant le plutonium nécessaire.
Tel n’est pas le cas avec la filière thorium. Le noyau fissile,
233 U, présente à peu de
choses près le même rapport fission/capture pour des neutrons lents ou rapides :
pour 100 neutrons capturés par
233 U, 90 vont conduire à la fission et 10 à la formation
de
234 U. Cette faible déperdition de neutrons dans des captures parasites permet
d’envisager le développement d’une filière surrégénératrice basée sur ce couple.
Par contre,
233 U n’est pas disponible dans la nature et n’a pas été formé auparavant
dans les REP. Il faut donc, au démarrage d’une filière thorium, prévoir une solution
de remplacement à la matière fissile manquante, soit
235
U, soit
239 Pu.
L’avantage considérable de la filière thorium en terme d’inventaire radiotoxique lui
est conféré par sa position dans la charte des isotopes : deux unités de charge et
six unités de masse de moins que
238 U. La production de transuraniens par captures
neutroniques successives s’en trouve fortement réduite. La nature et la quantité
d’actinides générés peuvent ainsi devenir des facteurs déterminants dans le choix
de cette filière pour le futur.