Les déchets nucléaires américains pourraient alimenter les États-Unis pendant 100 ans

EBR-II au Laboratoire national de l’Idaho du Département américain de l’énergie.

Photo publiée avec l’aimable autorisation du Laboratoire national de l’Idaho

Il y a suffisamment d’énergie dans les déchets nucléaires aux États-Unis pour alimenter tout le pays pendant 100 ans, et cela pourrait aider à résoudre le problème épineux et politiquement lourd de la gestion des déchets nucléaires usés.

C’est selon Jess C. Gehin, directeur de laboratoire associé au Laboratoire national de l’Idaho, l’un des principaux laboratoires de recherche énergétique du gouvernement.

La technologie nécessaire pour transformer les déchets nucléaires en énergie est connue sous le nom de réacteur nucléaire rapide et existe depuis des décennies. Cela a été prouvé par une usine pilote de laboratoire de recherche du gouvernement américain qui a fonctionné des années 1960 aux années 1990.

Pour des raisons politiques et économiques, la technologie n’a jamais été développée à l’échelle commerciale. Aujourd’hui, il est de plus en plus urgent de lutter contre le changement climatique en décarbonant les réseaux énergétiques, et l’énergie nucléaire fait désormais partie de l’air du temps de l’énergie propre. En conséquence, les réacteurs nucléaires rapides font à nouveau l’objet d’un examen sérieux.

« J’ai l’impression que c’est réel – ou plus réel – que cela ne l’a jamais été pour moi », a déclaré Brett Rampal, expert en énergie nucléaire chez Segra Capital Management et Veriten. Il a fait son projet senior à l’Université de Floride sur le sujet en 2007 et se souvient que ses professeurs se disputaient déjà à l’époque sur l’avenir de la technologie.

Technologie éprouvée

Il y a 93 réacteurs nucléaires commerciaux sur 55 sites d’exploitation aux États-Unis, selon Scott Burnell, porte-parole de la Nuclear Regulatory Commission. Vingt-six sont à un stade ou à un autre du processus de déclassement. Tous les réacteurs nucléaires qui fonctionnent aux États-Unis sont des réacteurs à eau légère, a déclaré Burnell à CNBC.

Dans un réacteur à eau légère, l’uranium 235 alimente une réaction de fission, où le noyau d’un atome se divise en noyaux plus petits et libère de l’énergie. L’énergie chauffe l’eau, créant de la vapeur qui est utilisée pour alimenter un générateur et produire de l’électricité.

La réaction de fission nucléaire laisse des déchets, qui sont radioactifs et doivent être entretenus avec soin. Il y a environ 80 000 tonnes métriques de combustible usé provenant de réacteurs nucléaires à eau légère aux États-Unis et le parc nucléaire existant produit environ 2 000 tonnes supplémentaires de combustible usé chaque année, a déclaré Gehin à CNBC.

Mais après qu’un réacteur à eau légère ait fait fonctionner son réacteur alimenté à l’uranium 235, il reste encore une énorme quantité d’énergie potentielle disponible dans ce qui reste.

« Fondamentalement, dans les réacteurs à eau légère, à partir de l’uranium que nous extrayons du sol, nous utilisons un demi pour cent de l’énergie contenue dans l’uranium extrait du sol », a déclaré Gehin à CNBC lors d’un entretien téléphonique. « Vous pouvez obtenir une grande partie de cette énergie si vous deviez recycler le combustible via des réacteurs rapides. »

Les réacteurs rapides ne ralentissent pas les neutrons qui sont libérés lors de la réaction de fission, et les neutrons plus rapides engendrent des réactions de fission plus efficaces, a déclaré Gehin à CNBC.

« Les réacteurs à neutrons rapides peuvent convertir plus efficacement l’uranium 238, qui est principalement ce qui se trouve dans le combustible usé, en plutonium, de sorte que vous pouvez le fissionner », a déclaré Gehin.

Vue extérieure de l’EBR-II, au Idaho National Lab.

Photo publiée avec l’aimable autorisation du laboratoire national de l’Idaho

La technologie des réacteurs nucléaires rapides est sortie depuis plus de cinquante ans. Une usine de réacteur rapide appelée Experimental Breeder Reactor-II (EBR-II), a commencé la construction en 1958 et a fonctionné de 1964 à 1994, jusqu’à ce que le Congrès arrête le financement.

« Nous avons fait fonctionner le réacteur EBR II sur le site pendant 30 ans, récupéré de l’uranium, l’avons remis dans le réacteur », a déclaré Gehin à CNBC. « Il a été prouvé que cela peut être fait. L’astuce serait d’aller à l’échelle commerciale pour s’assurer que c’est fait de manière économique. C’est une technologie très sûre. Toutes les bases de la technologie ont été prouvées.

Si un réacteur rapide réduira la quantité de déchets nucléaires, il ne les éliminera pas entièrement.

« Il y aurait encore des déchets à éliminer, mais la quantité de déchets à longue durée de vie peut être considérablement réduite », a déclaré Gehin.

Pourquoi il n’a jamais été construit à l’échelle

Au milieu du siècle dernier, l’énergie nucléaire était considérée comme une solution à l’épuisement éventuel des réserves limitées de combustibles fossiles.

En même temps, on craignait qu’il n’y ait pas assez d’uranium pour alimenter les réacteurs nucléaires conventionnels dont les États-Unis auraient besoin. Les réacteurs rapides ont été développés comme une solution aux deux problèmes : ils créent de grandes quantités d’énergie et n’utilisent que des quantités minimales de combustible à l’uranium, a déclaré Gehin à CNBC.

Mais les choses ont changé. « Nous avons commencé à découvrir qu’il y avait en fait pas mal d’uranium. Et donc il n’y avait pas besoin de l’utiliser aussi efficacement », a déclaré Gehin.

Ensuite, l’énergie nucléaire dans son ensemble a commencé à tomber en disgrâce, en grande partie à cause de l’accident nucléaire de Three Mile Island en Pennsylvanie en 1979, a déclaré Gehin.

De plus, l’économie était un facteur. Le charbon, puis le gaz naturel, sont restés abondants et bon marché. Les réacteurs rapides étaient généralement considérés comme plus chers que les réacteurs à eau légère traditionnels, a déclaré Gehin, ce qui en fait un domaine d’investissement peu attrayant.

« Le développement des premiers réacteurs rapides commerciaux aux États-Unis a également souffert de dépassements de coûts », a déclaré Gehin.

Avance rapide jusqu’en 2022. Avec la flambée des prix de l’énergie grâce à la guerre de la Russie en Ukraine, et avec l’appel croissant du public à se tourner vers des sources d’énergie qui n’émettent pas de gaz à effet de serre qui réchauffent la planète, l’énergie nucléaire fait peau neuve. Dans le même temps, les innovateurs envisagent de repenser la technologie des réacteurs rapides pour la rendre plus rentable, a déclaré Gehin.

Actuellement, la Russie est le seul pays produisant de l’électricité avec la technologie des réacteurs rapides. L’Inde et la Chine prévoient de construire à l’avenir des réacteurs rapides commerciaux.

En 2019, le département américain de l’Énergie a annoncé qu’il construisait son propre réacteur d’essai à spectre rapide, le réacteur d’essai polyvalent, mais il n’a pas été financé dans le projet de loi de financement omnibus de l’exercice 2022. En n’ayant pas d’installation d’essai pilote aux États-Unis depuis près de 30 ans, les États-Unis « cédent effectivement le leadership à la Russie, à la Chine et à l’Inde qui ont cette capacité critique », a déclaré l’Office de l’énergie nucléaire dans un communiqué écrit en mai.

Alors que le gouvernement avance lentement, les start-up Oklo et TerraPower et le géant de l’énergie Westinghouse travaillent sur les technologies des réacteurs rapides.

La salle de contrôle de l’EBR-II au Idaho National Lab.

Photo publiée avec l’aimable autorisation du laboratoire national de l’Idaho

La Russie domine les chaînes d’approvisionnement

Même si les entreprises privées s’efforcent d’innover et de commercialiser des conceptions de réacteurs rapides, il existe d’importants obstacles d’infrastructure.

Avant de pouvoir être utilisés pour alimenter des réacteurs rapides, les déchets nucléaires doivent subir un retraitement. À l’heure actuelle, seule la Russie a la capacité de le faire à grande échelle. La France a également la capacité de recycler les déchets nucléaires usés, a déclaré Gehin, mais le pays récupère généralement son combustible recyclé et le réinjecte dans les réacteurs à eau légère existants.

Pour l’instant, le laboratoire national de l’Idaho peut retraiter suffisamment de carburant pour la recherche et le développement, a déclaré Gehin à CNBC, mais pas beaucoup plus.

Les entreprises privées commercialisant la technologie des réacteurs rapides poussent au développement de chaînes d’approvisionnement nationales en combustible. TerraPower dit qu’il investit dans les chaînes d’approvisionnement et travaille avec les dirigeants élus pour renforcer le soutien politique, tandis qu’Oklo a reçu trois prix du gouvernement et travaille avec le gouvernement pour commercialiser les chaînes d’approvisionnement en combustible pour réacteurs rapides au niveau national.

L’autre option pour alimenter les réacteurs rapides est de créer du combustible HALEU, qui signifie uranium faiblement enrichi à haut dosage, à partir de zéro, plutôt qu’en recyclant des déchets nucléaires. (Lorsque les réacteurs conventionnels utilisent de l’uranium enrichi jusqu’à 5 %, HALEU est de l’uranium enrichi jusqu’à 20 %).

Il est sans doute plus facile de produire HALEU directement qu’en recyclant les déchets usés, dit Gehin, mais en fin de compte, l’option la moins chère l’emportera. « Ce sera en grande partie motivé par ce qui a du sens sur le plan économique. » Quoi qu’il en soit, la Russie est le seul pays qui a la capacité de fabriquer HALEU à l’échelle commerciale.

Le PDG et co-fondateur d’Oklo, Jacob DeWitte, se dit optimiste quant au carburant recyclé, même s’il vient après la production HALEU à l’échelle commerciale.

« Cela semble assez prometteur pour être économiquement plus attractif que le carburant frais », a déclaré DeWitte à CNBC. « Ce processus utilise l’électroraffinage pour recycler électrochimiquement les transuraniens et l’uranium des déchets en matière première pour le combustible. Notre objectif est que cette installation soit opérationnelle dans la dernière partie de la décennie. »

Gaston Alexandre

En tant que travailleur indépendant, j’ai décidé de me lancer dans la rédaction d’articles basée sur le buzz international. Je traite ainsi différents sujets, et particulièrement ceux qui ont suscité un énorme engouement dans la société mondiale. J’écris ainsi des articles concernant les thématiques à fort caractère, c’est-à-dire qui créent un véritable impact émotionnel chez le lecteur. Le nombre d’articles que j’écris est variable au quotidien. L’objectif étant de fournir le maximum d’informations pertinentes du jour, vous pouvez alors découvrir de nombreuses publications d’une douzaine de lignes par article.
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