“reuss” — 2007/1/9 — 17:32 — page 116 — #130
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L’épopée de l’énergie nucléaire
atomique d’uranium). Le principe est de vaporiser de l’uranium métallique, d’irradier la
vapeur par différents faisceaux lasers de longueur d’onde très soigneusement ajustée de
façon à exciter et ioniser un isotope (l’uranium 235) et pas l’autre, puis de faire une séparation par un champ électrique. Théoriquement, on pourrait imaginer une séparation
complète en une seule étape ; en pratique, à cause de problèmes de remélanges, on obtiendrait un uranium enrichi à quelques pour cent d’uranium 235 directement utilisable
dans les réacteurs à eau, et cela à un coût énergétique infiniment moindre que l’usuelle
diffusion gazeuse (gain estimé à un facteur 20) et même que l’ultracentrifugation.
De façon analogue, on pourrait imaginer, par exemple, l’extraction de l’isotope 242
du plutonium pour en faciliter le recyclage, voire, dans un contexte militaire, l’extraction
de l’isotope 239.
Des difficultés technologiques imprévues semblent être survenues : les Américains ont
renoncé à ces développements et les Français ont fortement ralenti les programmes de
recherche. Aujourd’hui, AREVA annonce que la future usine de séparation isotopique
de l’uranium, Georges Besse 2, destinée à remplacer Eurodif, utilisera l’ultracentrifugation (procédé moins gourmand en énergie que la diffusion gazeuse actuellement mise en
œuvre dans l’usine Georges Besse 1, mais plus que ce que l’on espérait des procédés par
laser).
L’amplificateur d’énergie de Carlo Rubbia
Carlo Rubbia est un physicien des particules qui a été lauréat du prix Nobel en 1984 pour
sa contribution à la découverte des bosons d’interaction faible. Après avoir été directeur
du CERN, il s’est intéressé à l’énergie de la fission nucléaire. Les concepts qu’il a proposés, d’abord à eau et à neutrons thermiques et finalement (1995) à neutrons rapides avec
refroidissement par le plomb en fusion, ont voulu répondre à deux grandes critiques faites
aux réacteurs actuels : le risque d’accident en cas de situation surcritique et d’emballement de la réaction (cf. l’accident de Tchernobyl) ; la production d’abondants éléments
transuraniens constituant des déchets difficiles à éliminer.
Le premier point a conduit au concept d’hybride spallation-fission. Le concept de système hybride n’est pas une idée nouvelle mais les travaux de Rubbia lui ont donné un
regain d’intérêt : le cœur proprement dit est sous-critique et une réaction en chaîne de
fissions autonome n’y est pas possible ; il ne fonctionne que par une source externe de
neutrons. Cette source est obtenue par des réactions de spallation de protons énergétiques
(environ 1 GeV) bombardant une cible formée d’éléments lourds. Les protons sont obtenus
par un accélérateur basé sur le principe des accélérateurs usuels des physiciens des particules mais de bien plus forte intensité. Dans le dernier projet de Rubbia, le cœur est placé
au fond d’un puits d’une trentaine de mètres rempli de plomb liquide refroidissant le cœur
en circulation naturelle par effet de cheminée (pas de risque de panne des pompes !). En
outre, ce plomb sert de cible pour les réactions de spallation.
Comme ces réactions donnent une vingtaine de neutrons par proton et que ces neutrons vont provoquer des fissions et produire de nouveaux neutrons susceptibles d’induire
de nouvelles de fissions, la production d’énergie par fission peut largement dépasser la
consommation d’énergie nécessaire pour accélérer les protons, d’où le terme d’« amplificateur d’énergie ».
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L’épopée de l’énergie nucléaire
atomique d’uranium). Le principe est de vaporiser de l’uranium métallique, d’irradier la
vapeur par différents faisceaux lasers de longueur d’onde très soigneusement ajustée de
façon à exciter et ioniser un isotope (l’uranium 235) et pas l’autre, puis de faire une séparation par un champ électrique. Théoriquement, on pourrait imaginer une séparation
complète en une seule étape ; en pratique, à cause de problèmes de remélanges, on obtiendrait un uranium enrichi à quelques pour cent d’uranium 235 directement utilisable
dans les réacteurs à eau, et cela à un coût énergétique infiniment moindre que l’usuelle
diffusion gazeuse (gain estimé à un facteur 20) et même que l’ultracentrifugation.
De façon analogue, on pourrait imaginer, par exemple, l’extraction de l’isotope 242
du plutonium pour en faciliter le recyclage, voire, dans un contexte militaire, l’extraction
de l’isotope 239.
Des difficultés technologiques imprévues semblent être survenues : les Américains ont
renoncé à ces développements et les Français ont fortement ralenti les programmes de
recherche. Aujourd’hui, AREVA annonce que la future usine de séparation isotopique
de l’uranium, Georges Besse 2, destinée à remplacer Eurodif, utilisera l’ultracentrifugation (procédé moins gourmand en énergie que la diffusion gazeuse actuellement mise en
œuvre dans l’usine Georges Besse 1, mais plus que ce que l’on espérait des procédés par
laser).
L’amplificateur d’énergie de Carlo Rubbia
Carlo Rubbia est un physicien des particules qui a été lauréat du prix Nobel en 1984 pour
sa contribution à la découverte des bosons d’interaction faible. Après avoir été directeur
du CERN, il s’est intéressé à l’énergie de la fission nucléaire. Les concepts qu’il a proposés, d’abord à eau et à neutrons thermiques et finalement (1995) à neutrons rapides avec
refroidissement par le plomb en fusion, ont voulu répondre à deux grandes critiques faites
aux réacteurs actuels : le risque d’accident en cas de situation surcritique et d’emballement de la réaction (cf. l’accident de Tchernobyl) ; la production d’abondants éléments
transuraniens constituant des déchets difficiles à éliminer.
Le premier point a conduit au concept d’hybride spallation-fission. Le concept de système hybride n’est pas une idée nouvelle mais les travaux de Rubbia lui ont donné un
regain d’intérêt : le cœur proprement dit est sous-critique et une réaction en chaîne de
fissions autonome n’y est pas possible ; il ne fonctionne que par une source externe de
neutrons. Cette source est obtenue par des réactions de spallation de protons énergétiques
(environ 1 GeV) bombardant une cible formée d’éléments lourds. Les protons sont obtenus
par un accélérateur basé sur le principe des accélérateurs usuels des physiciens des particules mais de bien plus forte intensité. Dans le dernier projet de Rubbia, le cœur est placé
au fond d’un puits d’une trentaine de mètres rempli de plomb liquide refroidissant le cœur
en circulation naturelle par effet de cheminée (pas de risque de panne des pompes !). En
outre, ce plomb sert de cible pour les réactions de spallation.
Comme ces réactions donnent une vingtaine de neutrons par proton et que ces neutrons vont provoquer des fissions et produire de nouveaux neutrons susceptibles d’induire
de nouvelles de fissions, la production d’énergie par fission peut largement dépasser la
consommation d’énergie nécessaire pour accélérer les protons, d’où le terme d’« amplificateur d’énergie ».