Du combustible nucléaire usé pour se chauffer : pourquoi pas ?

Recycler la chaleur résiduelle gratuite et aujourd’hui perdue des combustibles nucléaires usés, bénéficierait à la collectivité.

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La centrale nucléaire de Cattenom By: Gilles FRANCOIS - CC BY 2.0

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Du combustible nucléaire usé pour se chauffer : pourquoi pas ?

Publié le 15 avril 2021
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Par Michel Gay.

Des chercheurs tchèques projettent de développer un chauffage urbain révolutionnaire avec du combustible nucléaire usé.

Ce procédé serait plus rentable et plus vert que le gaz naturel pour succéder au charbon dans l’Union européenne (UE).

Les Tchèques sont favorables au nucléaire

Presque toutes les grandes villes de la République tchèque disposent d’un système combiné de chauffage avec des centrales électriques. Mais elles sont, hélas, principalement alimentées par du charbon qui émet beaucoup de CO2 (jusqu’à 1000 grammes de CO2 par kWh).

Ces villes recherchent des alternatives, mais la solution la plus simple pour réduire leurs émissions serait de passer du charbon au gaz naturel (qui n’émet « que » 400 gCO2/kWh). Mais ce choix renchérirait à la fois le coût de l’électricité et du chauffage.

Une équipe de scientifiques tchèques dirigée par Radek Skoda a mis au point une solution innovante : le Teplator. Les combustibles usés des six réacteurs nucléaires tchèques seraient utilisées pour chauffer l’eau dans une sorte de mini-réacteur. Ces barres sont actuellement stockées pour refroidir en piscine pendant de nombreuses années.

Skoda a indiqué :

Il serait possible de chauffer toutes les grandes villes tchèques uniquement à partir des réserves de combustibles nucléaires usés déjà disponibles aujourd’hui en République tchèque. Le Teplator pourrait chauffer Leipzig, par exemple, pour environ la moitié du coût d’une centrale à gaz.

Contrairement à l’Allemagne et à l’Autriche, il y a peu d’opposition à l’énergie nucléaire en République tchèque. La majorité des partis actuellement représentés au Parlement sont favorables à la construction de nouveaux réacteurs nucléaires, y compris celui qui fait partie de l’Alliance des Verts au Parlement européen. Seul le parti Vert tchèque minoritaire (environ 3 % des votes) maintient sa position contre l’énergie nucléaire.

Skoda espère que le premier Teplator en République tchèque sera opérationnel d’ici 2028. Mais il craint que les autres pays de l’UE où l’énergie nucléaire est moins populaire soient plus difficiles à convaincre.

Skoda a expliqué qu’avec la transition de l’UE vers des énergies plus propres, le concept suscitait désormais un grand intérêt, et que presque toutes les entreprises de chauffage de la République tchèque étaient disposées à approfondir cette idée.

Nous sommes surpris par la réaction positive. Cela est probablement dû au fait que l’acceptation de l’énergie nucléaire est assez élevée en République tchèque.

Evzen Tosenovsky, un législateur européen du Parti démocrate conservateur de la République tchèque, a déclaré qu’il ferait la promotion du projet avant-gardiste à Bruxelles :

C’est une solution très intéressante. L’avantage des ressources nucléaires, par rapport au gaz, est qu’elles sont sans émissions. De plus, le gaz nous rend dépendants de la Russie. Les opposants à l’énergie nucléaire dans l’UE ne peuvent pas ignorer cet argument.

Un intérêt aussi pour la France

En France, le site de stockage souterrain de déchets nucléaires CIGEO prévu à Bure représente moins de 1 % du coût de production de l’électricité d’origine nucléaire, mais il coûtera tout de même entre 17 et 25 milliards d’euros, suivant le point de vue d’EDF ou celui de l’Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (ANDRA).

Aujourd’hui, en France, 10 000 cylindres de déchets nucléaires haute activité vie longue (HAVL) constitués de divers produits de fission et d’actinides mineurs (neptunium, curium et américium) sont parfaitement gérés en attendant leur stockage définitif à Bure et ne posent aucun problème. Chacun dégage en permanence environ 2,3 kilowatts (kW) de chaleur (principalement dus au césium 137), soit 23 mégawatts (MW) au total.

Ce dégagement de chaleur augmente avec leur nombre et atteindra 100 MW en 2050.

Ces futs de déchets vitrifiés ne peuvent pas être utilisés dans le « Teplator » tchèque, mais en retirant les deux à cinq éléments chauds n’émettant pas de rayons gammas, par exemple le césium 137, l’américium, le neptunium, le technétium et le strontium 90, pour chauffer des bâtiments, le volume et le coût du stockage définitifs diminueraient en parallèle.

Bien que délicates à extraire et à manipuler, ces matières radioactives fondues et coulées dans des blocs inaltérables de verre n’émettent pas de radioactivité à l’extérieur du colis de verre entouré d’acier.

Des sources de chaleur permanentes rentables

Ainsi vitrifiées de manière irréversible, ces sources quasi-permanentes de chaleur nucléaire dégageant plusieurs dizaines de kilowatts pourraient être vendues en toute sécurité pour chauffer des bâtiments (commerces, immeubles, entreprises, piscines, …) et des centres urbains pendant des dizaines d’années.

Et de par leur constitution même, elles resteraient inoffensives mêmes entre des mains mal-intentionnées.

Ces chaudières à base de déchets nucléaires se révèleraient probablement rentables en raison du gain sur l’économie de combustibles fossiles et sur la réduction du volume du stockage géologique, et donc de son coût.

En effet, il est primordial de maîtriser la température dans les galeries souterraines. Il faut donc prévoir des espacements importants entre les colis en sous-sol, ce qui augmente la facture du stockage géologique.

Recycler cette chaleur résiduelle gratuite et aujourd’hui perdue des combustibles nucléaires usés, bénéficierait à la collectivité. Mais convaincre la population et les élus de l’utilité et de l’innocuité de ce chauffage d’un nouveau genre sera une affaire de longue haleine…

[Mise à jour : article corrigé le 15/04/21 à 13h27.]

Voir les commentaires (35)

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Créer un compte Tous les commentaires (35)
  • C’est intéressant, mais ce qui serait encore plus intéressant serait de recycler ces produits à haute valeur dans des centrales nucléaires à neutrons rapides pour fabriquer encore plus d’électricité. Les stocker de manière définitive et enfouis est vraiment stupide. Si la physique nucléaire et ses applications était enseignée à l’école on n’en serait pas là avec le nucléaire…

    • si j’ai bien compris, ça a existé, ça a marché, et ça s’appelait Superphenix, mais ça a été fermé par Jospin pour faire plaisir aux écolos

      • Au passage, il était en projet d’en relancer un (ASTRID il me semble), mais ça a été abandonné faute de financement.

        Par contre, les autres pays investissent dedans.

        La France, pionnier du nucléaire?

      • Jospin, un grand visionnaire: on lui doit beaucoup surtout du côté idioties.
        Maintenant il est trop tard et arrêter ASTRID permet d’assécher définitivement une filière pour laquelle la France était en avance et qui permettait de fermer le cycle du combustible: c’était sans doute l’objectif recherché? mais quel le véritable but qui se cache derrière tous ces sabotages parfaitement programmés?

    • C’est pas vrai, Michel Gay recycle les déchets nucléaires, même qu’il les fume.

  • Ça fait longtemps que c’est dans les tuyaux , mais le temps que ça remonte au cerveau des ponx qui décident . . . .

  • Oui, mais c’est en contradiction avec les dogmes des verts.
    Un petit tweet et EDF s’excusera d’y avoir pensé!

  • J’ai dans mon garage une vieille fosse désaffectée creusée jadis pour l’entretien de mes voitures. J’achèterais volontiers un tonneau chauffant vitrifié mais je ne trouve rien sur le Bon Coin.

  • Une Idée interessante mais avec tout le système de sécurité nécessaire… Autant acheter du gaz. On pourrait aussi réchauffer des serres sauver des vignes etc, on peut tout faire mais comment ôter la peur de l’atome ?

  • Il me semble que transformer toute cette chaleur en électricité à la centrale elle-même serait plus sûr.

    • Je me trompe peut-être, mais il me semble que les déchets ne produisent pas assez de chaleur pour produire de l’électricité.
      Par contre la majeure partie de la chaleur produite par les centrales nucléaires est aussi perdue. Si les centrales étaient proches des villes, il y aurait peut-être possibilité de cogénération pour le chauffage urbain, mais une centrale nucléaire en périphérie d’une ville ne sera jamais acceptée. Par contre des déchets nucléaires n’émettant pas de rayons gamma ?

      • C’est possible même avec les centrales éloignées, et même techno-economiquement réaliste, suffit de tirer des tubes.
        https://energie.lexpansion.com/energie-nucleaire/nucleaire-et-si-nogent-sur-seine-chauffait-paris-_a-32-8034.html

        Mais ca ne tue pas assez d’oiseaux et ne raserait pas assez de forets pour être acceptable par nos escrologistes…

        • Plutôt que d’essayer de chauffer une ville, le plus simple reste d’implanter une zone industrielle autour de la centrale et d’utiliser la chaleur produite pour l’industrie. Les possibles utilisations sont nombreuses :
          -génération d’hydrogène et d’oxygène par électrolyse à haute température (HTE)
          -Traitement thermique des métaux et plastiques techniques, traitement chimique des métaux
          -Chimie et pharmaceutique
          -Industrie agro-alimentaire

          Ce type de synergie fonctionne aussi avec les SMR qui sont moins rentable économiquement (quoi qu’avec l’effet de série, ça se discute) mais mieux répartis sur le territoire, permettant de multiplier les zones industrielles dépendantes de la chaleur générée par une centrale tout en réduisant les coûts (de refroidissement pour la centrale, de chauffage pour les industries).

      • Vu la densité de chaleur, je trouve que c’est du gâchis de réutiliser cette chaleur pour du chauffage urbain.

        Je préfère qu’on se penche sur voir si cette chaleur est réutilisable pour de l’industriel (et virer un peu de fossile au passage).

        Pas assez dense pour faire un haut fourneau (on est à minima au 2eme circuit de refroidissement, voire 3eme, donc température moins élevée).

        Par contre des procédés qui chauffent des matériaux, ça doit pouvoir se faire.
        Intérêts pour un industriel :
        -source d’énergie quasi peu cher (alors que la facture d’énergie reste une charge importante), parce que sinon, cette chaleur est juste dissipée.
        -h24 (sauf quand la centrale est en pause, mais une centrale a plusieurs réacteurs).

        Intéret pour EDF : petite rentrée d’argent en plus (de quoi faire taire les syndicats)

        Travailler à côté d’une centrale me semble plus acceptable que d’habiter à côté.

        • Les déchets chauffent quelque soit leur température. Si vous les isolez ça peut monter très haut (d’où la théorie du syndrome chinois…).

          Le problème est qu’ils chauffent tout le temps, que cette puissance décline dans le temps et qu’il y a un investissement non négligeable à faire pour le peu de puissance obtenue.

          Et en sus la gestion du bazzard car il ne faut pas se les faire piquer.

          Donc ça limite les cibles éligibles…

          • Je répondais au commentaire qui parlait de cogénération de la chaleur des centrales nucléaires, pas de la chaleur résiduelle des futs, objet de l’article.

            Mais à ce sujet, on parle de fut à 2,3kW.
            Grosso modo une grosse bouilloire.
            Le but, c’est qu’il dissipe sa chaleur. On pourra toujours jouer sur la surface d’échange pour augmenter la température de contact.. mais la puissance transmise sera de toute façon limitée.

            Dans l’absolue, sans risque terroriste, j’en prendrais 1 pour faire un rotissoire . 1 pour un four à pizza/pain.
            2-3 pour chauffer une piscine
            Le tout h24 bien sur.

  • A première vue c’est pas gagné. Mais si le prix du pétrole et du gaz devaient doubler ou plus, les questions ne se poseraient plus du tout de la même façon. Le nucléaire est la solution aux besoins en Energie de l’humanité, compte tenu de son nombre et de son mode de vie, seul les abrutis idéologues refusent de le voir.

  • On gaspille le combustible.
    La technologie des centrales n’est pas la bonne.
    Dans les années 60, il y avait la technologie militaire pour produire du plutonium et la technologie civile à base de Thorium sels fondus fluorés.
    La technologie des sels fluorés consomment 100% du combustible et c’est capable d’incinérer les déchets de l’uranium.
    Cela n’a pas été mené de front pour des questions d’argent et la priorité a été donnée à la bombe.
    Il faudrait revenir rapidement sur les sels fondus fluorés car cela fonctionne à pression normale, et c’est refroidi par air pas par l’eau !
    Le combustible Thorium est très abondant, c’est un déchet du raffinage des terres rares en France. Ces déchets seraient suffisants pour les besoins annuels d’électricité.
    Coût d’extraction du combustible zéro euro…

    • C’est pas assez cher mon fils… Et comment on gagne notre tartine de caviar ?

      • « Une technologie qui semble belle sur le papier »

        Je suis le premier à le dire. En revanche à force de « s’interdire » toute innovation qui s’écarte de la doxa et l’utopie écolo, la solution viendra forcément de Chine (comme d’hab).

    • La technologie des réacteurs à sels fondus est prometteuse mais pour le moment, il n’y a que des prototypes et autres démonstrateurs (je crois me rappeler d’une construction pour une centrale commerciale en Russie).
      Une technologie qui semble belle sur le papier et des démonstrateurs qui fonctionnent. Cependant, les sels fondus imposent d’avoir des matériaux qui résistent à la forte abrasion que ça induit (principalement aux niveaux des jointures du circuit primaire où les sels circulent). Rien de trivial là dedans, ça risque de demander de nombreuses innovations dans le domaine des matériaux et/ou une maintenance lourde et coûteuse (mais possiblement rentable du fait de l’abondance et du coût quasi nul du combustible).

  • L’idée parait séduisante de prime abord: récupérer cette énergie, c’est réduire le gaspillage.
    Cependant, la puissance est dérisoire: 23MW représentent 2% de la puissance d’un seul réacteur nucléaire (la France en compte 56 en activité).
    23MW, c’est à peine 7% du futur (?) SMR Nuward (https://www.vive-le-nucleaire-heureux.com/blog-vive-le-nucleaire-heureux/231-nuward-un-petit-nouveau-dans-le-nucleaire.html)
    Pour les décennies à venir, il vaudrait clairement mieux orienter la recherche sur des solutions plus ambitieuses (et qui ont des chances d’aboutir dans un délai raisonnable, contrairement à la fusion à mon humble avis).

  • Petit Bémol: la chaleur résiduelle des déchets ne représente pas grand chose au regard de l’énergie nécessaire pour alimenter le pays.

    Certes l’idée n’est pas mauvaise si elle est économiquement réaliste. D’ailleurs les sondes spatiales utilisent déjà cette technique pour s’alimenter.

    Récupérer un peu d’énergie au même titre que la chaleur des douches… tout ce qui est viable économiquement est bon a prendre, mais ça ne réglera pas le problème de l’énergie en général.

    De plus cette technique présente des risques. Au dela de la difficulté technique de garantir le refroidissement, l’éparpillement des stockages de déchets HVL est un frein a la miniaturisation de ces procédés.

    Par contre il peut y avoir des application utiles ou le besoin est stable a longueur d’année et qui conviendrait a cette forme de source d’énergie comme pour le dé salement de l’eau…

  • 10000 fûts à 2,3kW cela n’a jamais fait 2.3Mw mais seulement 23000 kW… du coup l’article…..

  • L’aspect prolifération et risque de bombes sales n’a pas été évoqués dans l’article.

    Parce que même vitrifié et enfermé dans de l’acier, ben ça se détruit (charge creuse, charge creuse en tandem…)
    Autrement, on aurait la solution de protection pour les chars d’assauts, ou les convoyeurs de fond.

    Trop blindé, on risque de perdre l’effet chauffant.

    Pour pallier à ces risques, surenchère de mesure sécuritaire et couteuse. La rentabilité économique ne sera peut-être pas au rendez-vous.

    • Non trop blindé , ça fondra le blindage s’il n’arrive pas à évacuer la chaleur.
      Mais vous avez raison, ce critére limite l’aspect « usage à petite echelle. » Si on utilise ce genre de choses ce serait sur un petit nombre de sites qui auaient un besoin de puissance 100% du temps.

      • « Non trop blindé , ça fondra le blindage s’il n’arrive pas à évacuer la chaleur. »
        J’entendais, toujours conducteur de chaleur.

        Par exemple, une base en antarctique.
        Chauffage garantie même en cas de problème de générateur.

  • OK. Plutôt que de chauffer l’eau des piscines où sont entreposés ces combustibles ce serait bien de chauffer des immeubles. Mais il faudrait mettre ces piscines près des villes et Greenpeace s’amuserait à y faire des trous au bazooka rien que pour prouver leur fragilité.

  • Si les Tchèques ont déjà LEUR infrastructure de chauffage urbain et LEUR combustible usagé et l’accord de LEUR population … pourquoi demander l’avis de l’UE pour réduire LEUR smog ?

  • Je comprends qu’on ait un gros stock de combustible déjà sous verre mais il serait peut être plus simple de réaliser la séparation et la valorisation sur le site de la Hague (qui retraite déjà l’uranium et le plutonium). Ainsi, on ajouterait une ligne pour retraiter une partie des HVAL avant la mise sous verre (et on pourrait proposer aux Tchèques de le faire pour eux dans le respects des accords sur les déchets étrangers sur le sol français).
    Dans un second temps, une partie de la provision pour le site du Bure pourrait être réorienté vers le développement de cette technologie et son industrialisation du fait de la réduction du volume de HVAL à stocker.
    Reste à gérer l’acceptation par le public. Et encore que ce type de « chauffage » s’oriente plus vers une utilisation industrielle (production d’hydrogène, traitement thermique des métaux et plastiques…) capable de valoriser en permanence la chaleur dégagée.

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