Bon, bon, bon, on se la termine, cette série sur le cycle du combustible #nucléaire ?
On part sur un dernier #thread, sur les perspectives lointaines d'évolution du cycle.
Et on va notamment parler #surgénérateurs 😈
On part sur un dernier #thread, sur les perspectives lointaines d'évolution du cycle.
Et on va notamment parler #surgénérateurs 😈
Bon, l'hypothèse de départ, c'est que je me place :
1) Toujours en France
2) Dans un futur où la filière nucléaire n'est pas abandonnée et où le cadre socio-économique permet de continuer à développer et mettre en œuvre de nouvelles technologies.
1) Toujours en France
2) Dans un futur où la filière nucléaire n'est pas abandonnée et où le cadre socio-économique permet de continuer à développer et mettre en œuvre de nouvelles technologies.
Pour les besoins d'une analogie que je trouve très intéressante, permettez que je raconte une courte histoire qui n'a à priori rien à voir.
Dans un petit gîte, au fond d'une forêt lapone, à l'approche d'une tempête de neige qui pourrait bien faire descendre la température sous les niveaux tolérables par le corps humain.
Votre seule chance de ne pas y laisser vos os, allumer une flambée dans votre abri, et l'entretenir toute la nuit.
Et donc, avant l'arrivée du blizzard, il vous faut amasser assez de bois pour tenir le feu vif durant de longues heures.
Et donc, avant l'arrivée du blizzard, il vous faut amasser assez de bois pour tenir le feu vif durant de longues heures.
Vous amassez avec satisfaction chouette tas que vous rangez à l'intérieur, de quoi vous garder au chaud bien plus longtemps que nécessaire.
Alors que, même à l'abri du vent, la température commence à vous piquer la peau, vous allumez sans mal un petit foyer.
Alors que, même à l'abri du vent, la température commence à vous piquer la peau, vous allumez sans mal un petit foyer.
Et c'est un moment où vous essayez d'en faire un feu plus généreux, à même de vraiment vous tenir au chaud, que la réalité vous rattrape.
Le bois est gorgé d'eau.
Le bois est gorgé d'eau.
Vous cherchez désespérément, dans le tas que vous avez rassemblé, du petit bois qui brûlera mieux.
Ça va, vous obtenez un sursis... Mais c'est une évidence : vous n'en aurez pas assez pour toute la nuit.
Et le blizzard fait déjà trembler les murs.
Ça va, vous obtenez un sursis... Mais c'est une évidence : vous n'en aurez pas assez pour toute la nuit.
Et le blizzard fait déjà trembler les murs.
Le cerveau chauffe à la recherche d'une solution plus intelligente que de mettre le feu au chalet pour vous tenir chaud.
Et voilà que survient l'illumination.
Et voilà que survient l'illumination.
Vous vous attelez à agencer le bois mouillé autour du foyer, de sorte à construire un petit abri de fortune, une sorte de tipi instable exposé aux flammes.
Bon, ça a tendance à étouffer un peu le feu, qu'il faut surdimensionner pour compenser, limitant probablement davantage encore l'espérance de vie de vos stocks de petit bois.
Mais en contrepartie...
Mais en contrepartie...
En un temps record, le bois de votre tipi a séché. Vous voilà avec assez de bois sec pour faire un deuxième feu.
Et refaire une nouvelle couverture de bois humide, sur chacun des deux feux.
Et faire sécher le bois.
Et refaire une nouvelle couverture de bois humide, sur chacun des deux feux.
Et faire sécher le bois.
Et finalement, pour une brassée de bois sec, vous séchez dix brassées de bois humide : voilà que le péril d'une cryogénisation contrainte est repoussé !
Voilà le principe de la surgénération : consommer un peu de matière combustible - fissile, dans notre cas - pour transformer beaucoup de matière incombustible (fertile, dit-on dans le nucléaire) en combustible.
Reprenons notre combustible usé, voulez-vous bien ?
Reprenons notre combustible usé, voulez-vous bien ?
Sur une tonne de combustible frais, on avait 35 kg de matière fissile : U235.
Sur la même tonne de combustible usé, il reste 10 kg de la matière fissile initiale, mais on a aussi créé 10 kg de matière fissile nouvelle : le plutonium.
Image : ©IN2P3
Sur la même tonne de combustible usé, il reste 10 kg de la matière fissile initiale, mais on a aussi créé 10 kg de matière fissile nouvelle : le plutonium.
Image : ©IN2P3
Tiens, j'ai oublié le traditionnel lien vers l'épisode précédent.
Bon... Bah j'le mets maintenant, désolé ^^
Bon... Bah j'le mets maintenant, désolé ^^
Comme on le voit, en réacteur, on arrive à créer de la matière fissile, par transmutation de l'uranium 238 (non fissile) en plutonium 239, 240, 241. On dit donc que l'uranium 238 est « fertile ».
Mais on créé moins de matière fissile qu'on en consomme, hélas.
Mais on créé moins de matière fissile qu'on en consomme, hélas.
D'autant plus que dans nos réacteurs à eau, une partie seulement du plutonium est fissile.
Donc en bilan global, on consomme davantage d'atomes fissiles qu'on en produit : c'est pour ça qu'on doit continuellement en extraire de l'environnement.
Donc en bilan global, on consomme davantage d'atomes fissiles qu'on en produit : c'est pour ça qu'on doit continuellement en extraire de l'environnement.
Mais peut-on imaginer inverser la tendance ? En réacteur, produire davantage de noyaux fissiles qu'on en consomme ?
C'est le principe de la surgénération.
C'est le principe de la surgénération.
Le principe est relativement simple : concevoir un réacteur qui produit beaucoup plus de neutrons que nécessaire, mais qui utilise mal ces neutrons, et en perd beaucoup, qui sortent du cœur et vont se perdre.
Et ce cœur, l'enrober de couvertures de matière fertile : uranium 238, ou thorium 232.
Ce dernier, en cas de capture d'un neutron, devient de l'uranium 233, fissile. Mais on va le laisser de côté pour le moment.
Par contre, il y a une condition à la viabilité de ce concept.
Ce dernier, en cas de capture d'un neutron, devient de l'uranium 233, fissile. Mais on va le laisser de côté pour le moment.
Par contre, il y a une condition à la viabilité de ce concept.
Il faut des neutrons « rapides », qui ne soient pas ralentis suite à leur production par la fission.
Et donc on oublie les réacteurs refroidis à l'eau, puisque l'eau ralentit les neutrons !
On parle du ralentissement des neutrons ici :
Et donc on oublie les réacteurs refroidis à l'eau, puisque l'eau ralentit les neutrons !
On parle du ralentissement des neutrons ici :
On pourrait le faire avec un gaz, un liquide de type sels fondus, mais la solution technologique privilégiée a été le métal liquide.
Parmi les "bons" candidats, il y avait le plomb liquide, ou l'alliage plomb-bismuth. Les russes ont poussé le concept assez loin puisqu'ils ont même propulsé un (des?) sous-marin(s) avec ce type de réacteur !
En France, c'est le sodium qui a été et est toujours privilégié.
Bon, on ne cherche pas à produire des quantités astronomiques de plutonium, donc on ne va plus trop parler de SURgénération mais d'ISOgénération : produire autant de matière fissile qu'on en consomme.
Bon, on ne cherche pas à produire des quantités astronomiques de plutonium, donc on ne va plus trop parler de SURgénération mais d'ISOgénération : produire autant de matière fissile qu'on en consomme.
Et qu'est-ce que ça donnerait, un parc d'isogénérateurs, en France, pour garder notre production d'environ 400 TWh/an ?
Bon, déjà, faudrait une bonne charge de plutonium au départ : environ 20 tonnes par réacteur.
Bon, déjà, faudrait une bonne charge de plutonium au départ : environ 20 tonnes par réacteur.
On en manque pas, on en a des centaines de tonnes qui attendent qu'on s'en occupe, dans le MOx usé qu'on entrepose.
Parce que si on le retraite pas aujourd'hui, c'est à cause de sa mauvaise qualité énergétique: trop d'isotopes qui ne fissionnent pas, voir absorbent des neutrons.
Parce que si on le retraite pas aujourd'hui, c'est à cause de sa mauvaise qualité énergétique: trop d'isotopes qui ne fissionnent pas, voir absorbent des neutrons.
Mais ce qui est chouette avec les neutrons rapides, en plus d'être bons pour transmuter en masse l'uranium 238, c'est qu'ils se foutent pas mal de differents isotopes du plutonium !
Ils les font plus ou moins tous fissionner.
Ils les font plus ou moins tous fissionner.
Du coup, retraiter le MOx devient beaucoup plus intéressant !
On charge les cœurs avec du MOx à 20% de plutonium, 80% d'uranium appauvri, un peu comme le MOx actuel mais boosté en Plutonium...
On charge les cœurs avec du MOx à 20% de plutonium, 80% d'uranium appauvri, un peu comme le MOx actuel mais boosté en Plutonium...
...et on récupère du combustible avec 20% de plutonium (isogénération !), 5% de déchets (comme d'hab : produits de fission, actinides mineurs), et 75% d'uranium appauvri.
On laisse refroidir un moment, on retraite pour dégager les 5% de futurs déchets, on fait l'appoint d'uranium appauvri, on re-fait de nouveaux assemblages combustibles, et c'est re-parti.
Consommation de ressource naturelle : l'appoint d'uranium appauvri.
Pour notre production actuelle de 400 TWh, environ 50 tonnes d'uranium appauvri par an à approvisionner.
Pour notre production actuelle de 400 TWh, environ 50 tonnes d'uranium appauvri par an à approvisionner.
Et vous savez quoi ?
De l'uranium appauvri, ça fait des décennies qu'on en produit lorsqu'on enrichit notre uranium :
On tourne aujourd'hui à une production de 8000 tonnes par an, qu'on... Entrepose.
En attente.
De l'uranium appauvri, ça fait des décennies qu'on en produit lorsqu'on enrichit notre uranium :
On tourne aujourd'hui à une production de 8000 tonnes par an, qu'on... Entrepose.
En attente.
Stock actuel : trois cent mille tonnes.
Z'avez bien lu.
Avec un parc complet d'isogénérateurs, on consomme 50 tonnes par an d'une ressource dont on a déjà extrait 300 000 tonnes.
Sans déc : on peut tenir six millénaires d'autonomie 😶
Z'avez bien lu.
Avec un parc complet d'isogénérateurs, on consomme 50 tonnes par an d'une ressource dont on a déjà extrait 300 000 tonnes.
Sans déc : on peut tenir six millénaires d'autonomie 😶
Donc on passerait du cycle actuel, partiellement ouvert, avec mono-recylage en réacteur à eau, que cette image résume en reprenant tous les éléments de cette série de threads...
À un cycle a base de réacteurs à neutrons rapides et multi-recyclage. On parle de "fermer le cycle".
C'est un peu le Graal de l'industrie nucléaire, sans le côté miraculeux : la faisabilité à été démontrée a chaque étape, avec des réacteurs comme Rapsodie, Superphenix, et Phénix, et le multi-recyclage du cœur de ce dernier.
Bonus : à plus long terme, les réacteurs à neutrons rapides pourraient être adaptés pour transmuter les actinides mineurs, qu'on aurait au préalable séparés de déchets.
Des déchets sans actinides, ce sont des déchets qui chauffent moins, donc plus compacts...
Des déchets sans actinides, ce sont des déchets qui chauffent moins, donc plus compacts...
...et dont la radiotoxicité décroît beaucoup plus vite. Je pars un peu loin, la preuve de faisabilité n'est pas vraiment acquise, mais c'est théoriquement possible.
Mais l'intérêt à plus court terme reste quand même l'optimisation de la ressource naturelle.
Mais l'intérêt à plus court terme reste quand même l'optimisation de la ressource naturelle.
D'ailleurs, petite parenthèse : je ferai un jour un thread dédié à l'étude dont je sors ce graphe, mais en très bref : se passer de la partie "extraction minière" aurait quelques autres avantages !
Bon, et si les surgénérateurs c'est si génial, qu'est-ce qu'on attend ?
Beeeen... Ce sont des réacteurs quand même autrement plus compliqués, ne serait-ce qu'à cause du caloporteur : le plomb liquide ou le sodium liquide, c'est pas aussi commode que l'eau, à manipuler.
Beeeen... Ce sont des réacteurs quand même autrement plus compliqués, ne serait-ce qu'à cause du caloporteur : le plomb liquide ou le sodium liquide, c'est pas aussi commode que l'eau, à manipuler.
Qui dit plus compliqué dit plus cher.
Et payer plus cher pour économiser de l'uranium, aujourd'hui, ça intéresse personne : ça vaut quoi, l'uranium ? Bah rien.
Et payer plus cher pour économiser de l'uranium, aujourd'hui, ça intéresse personne : ça vaut quoi, l'uranium ? Bah rien.
Quant aux malins que je vois déjà arriver avec les sels fondus : en admettant que les réacteurs à sels fondus soient plus simples à réaliser, pas de panique : c'est sur la complexité du retraitement que ça va se compenser... :/
Et tant qu'on y est, petit retour sur le thorium, pour expliquer pourquoi on ne s'y intéresse pas en France.
Déjà, on a pas la ressource. Ok, il est plus abondant sur Terre que l'uranium, mais faut l'extraire. Et je ne crois pas qu'on ait particulièrement de gisements en France.
Déjà, on a pas la ressource. Ok, il est plus abondant sur Terre que l'uranium, mais faut l'extraire. Et je ne crois pas qu'on ait particulièrement de gisements en France.
Alors que l'uranium appauvri, yapluka se servir.
Deuxièmement : on a développé toute une industrie du cycle sur la base du cycle uranium 238 - Plutonium.
On a les installations, le savoir faire (et on salue @OranoMelox et @OranolaHague :p) et l'expérience.
Deuxièmement : on a développé toute une industrie du cycle sur la base du cycle uranium 238 - Plutonium.
On a les installations, le savoir faire (et on salue @OranoMelox et @OranolaHague :p) et l'expérience.
Le cycle thorium 232 - uranium 233, d'une part on sait qu'il est plus complexe, d'autre part... On n'a pas tout ça, on partirait quasiment de zéro.
Et pas de partenaires sur le coup, personne je crois n'a développé ce cycle. L'Inde, peut-être ? À voir.
Et pas de partenaires sur le coup, personne je crois n'a développé ce cycle. L'Inde, peut-être ? À voir.
Bref : je ne vois guère de raison de préférer la surgénération basée sur le thorium à celle basée sur l'uranium...
Concluons ?
Concluons ?
Les intérêts à long terme de la surgénération en France sont indéniables : s'il n'y avait qu'une chose à retenir de ce thread, c'est celle-ci.
La France a freiné avec l'arrêt de Superphenix en 1997, et suspendu la recherche expérimentale avec l'arrêt de Phénix 10 ans plus tard.
Aujourd'hui, le signal-prix et l'acceptabilité sociale ne joue pas en faveur d'une relance.
Aujourd'hui, le signal-prix et l'acceptabilité sociale ne joue pas en faveur d'une relance.
Cependant, dans une démarche de vision à long terme, sans aller jusqu'au déploiement d'une série de réacteurs, il me paraitrait intéressant de garder un certain savoir-faire, retrouver la place d'experts qui fût jadis la nôtre dans ce domaine - aujourd'hui ravie par les russes.
En l'absence d'intérêt industriel, seul le signal politique peut concrétiser ce genre d'aspiration.
Le @CEA_Recherche a finalisé l'avant-projet détaillé d'un prototype de réacteur à neutrons rapides, ASTRID.
Le @CEA_Recherche a finalisé l'avant-projet détaillé d'un prototype de réacteur à neutrons rapides, ASTRID.
Sur la base de son expérience acquise sur ses trois anciens réacteurs, renforcée des standards économiques et de sûreté actuels.
Que diriez-vous que l'on ne se laisse pas porter par les événements, qu'on aille de l'avant ?
Il ne tient qu'à nos élus d'agir en ce sens.
Que diriez-vous que l'on ne se laisse pas porter par les événements, qu'on aille de l'avant ?
Il ne tient qu'à nos élus d'agir en ce sens.
La direction opposée est celle promue par nos chers prétendus écologistes...
Sont-ils à ce point rebutés par une industrie nucléaire moins consommatrice de ressource, moins dépendante des importations, moins polluante pour l'environnement ?
Sont-ils à ce point rebutés par une industrie nucléaire moins consommatrice de ressource, moins dépendante des importations, moins polluante pour l'environnement ?
C'est sur cette pensée, je pense, que je vais conclure cette ce dernier #thread de cette série sur le combustible #nucléaire.
Je vous souhaite un une belle soirée, un bon week-end, d'agréables vacances si vous en prenez, et de Joyeuses Fêtes !
Je vous souhaite un une belle soirée, un bon week-end, d'agréables vacances si vous en prenez, et de Joyeuses Fêtes !
