Plutonium : le Graal mondial du nucléaire futur ?

graal credits Drp (licence creative commons)

Après 2050, pour la production d’électricité, le plutonium deviendra le Graal mondial.

Par Michel Gay.

graal credits Drp (licence creative commons)Les réacteurs nucléaires surgénérateurs qui se développeront dans le monde après 2050 ne manqueront pas d’uranium pour fonctionner pendant plusieurs milliers d’années. En revanche, la production suffisante de plutonium pour démarrer ces réacteurs sera plus problématique, et elle constituera certainement le facteur dimensionnant de leur expansion.

En effet, le plutonium (Pu) est « l’allumette » nécessaire à l’allumage de la réaction nucléaire des surgénérateurs qui fabriquent ensuite leur propre plutonium à partir de l’uranium. On peut aussi démarrer des surgénérateurs avec de l’uranium très enrichi en uranium dit « 235 » (U235) qui est le seul élément fissile encore disponible naturellement sur terre. Hélas, il ne représente que 0,7% de l’uranium naturel et ne se « fabrique » pas. Il va donc s’amenuiser en quelques centaines d’années.

Au contraire, le plutonium est produit dans les réacteurs nucléaires, et il se « régénère » avec les 99,3% de l’uranium restant (uranium 238). Les ressources sont donc multipliées par plus de 100 et pourront durer plusieurs milliers d’années… et encore plus si la filière au thorium, un élément quatre fois plus abondant que l’uranium sur terre, se développe dans le futur. C’est le phénomène de la régénération, ou de la surgénération quand le réacteur produit plus de plutonium, à partir de l’uranium naturel, qu’il n’en consomme. Ce surplus est alors récupéré et il sert de nouveau à « allumer » un autre réacteur, etc. Mais, il faut longtemps pour produire suffisamment de plutonium pour démarrer un réacteur surgénérateur de puissance égale.

Le parc nucléaire français actuel (63 GW) produit 12 tonnes de Pu « neuf » par an1. Cette quantité permettrait de démarrer une dizaine de surgénérateurs de 1,5 GW en 10 ans, soit 20 « cœurs », sachant qu’il faut un réacteur en fonctionnement pendant cinq ans, et un autre en retraitement pendant un temps égal.

Ne pourrait-on pas constituer des stocks de plutonium dès aujourd’hui pour préparer le futur ?

Le plutonium « vieillit mal » : il se dégrade avec le temps (en langage technique, c’est sa composition isotopique qui varie), ce qui le rend de plus en plus difficile à utiliser après quelques dizaines d’années de stockage. La France possède déjà un stock important de plutonium, mais une partie est utilisée régulièrement dans les réacteurs actuels qui ne sont pas surgénérateurs mais, au contraire, consommateurs de plutonium.

Après 2050, pour la production d’électricité, le plutonium deviendra le Graal mondial. Les pays qui en disposeront en quantité suffisante pourront faire démarrer relativement rapidement des réacteurs surgénérateurs… quand ils le décideront. En revanche, les autres devront patienter longtemps, ou… payer très cher !

  1. CEA, « Gestion durable des matières radioactives avec les réacteurs de 4ème génération », décembre 2012.