Les déchets nucléaires, talon d’Achille ou atout du nucléaire civil ? Jean-Paul Bouttes*

Régulièrement évoqués dans les débats sur les politiques énergétiques sous un jour négatif, les déchets nucléaires sont présentés comme un risque sanitaire pour les populations actuelles et pour les générations futures et comme un problème qui n’a pas de solution technique satisfaisante, au point de justifier un obstacle majeur pour la poursuite du programme nucléaire français.

*Jean-Paul Bouttes, ancien directeur stratégie et prospective d’EDF, est professeur chargé de cours en sciences économiques à Polytechnique.

L’image menaçante de la production d’électricité nucléaire manipulée çà et là ne reflète pas la réalité quant à la dangerosité des déchets ni aux solutions actées. En outre, elle occulte la réalité de l’échelle des risques et des bénéfices des activités humaines de nos sociétés industrialisées. Une hiérarchisation permettrait d’apprécier correctement l’impact de ces déchets et mettrait en valeur les atouts de la filière nucléaire pour les générations futures dans leur adéquation ou non aux autres filières industrielles et énergétiques utiles pour notre société. Enfin, elle passe sous silence les conditions concrètes de réussite d’une gestion sûre de ces déchets, dans le cadre de la qualité nécessaire des institutions démocratiques et de l’efficacité de l’État.

ÉNERGIE TRÈS CONCENTRÉE, DÉCHETS EN FAIBLES QUANTITÉS

L’énergie nucléaire a le grand avantage de produire une importante quantité d’électricité grâce à des volumes de matières extrêmement faibles. En effet, la fission de 1 t d’uranium produit autant d’électricité que la combustion de 2 millions de tonnes de pétrole ; 1 000 t d’uranium enrichi (à partir de 8 000 t d’uranium naturel) fournissent 400 TWh, soit les trois quarts de l’électricité produite chaque année en France. Le revers de la médaille de cette concentration d’énergie est le caractère dangereux des matières manipulées et des déchets produits. L’essentiel de la radioactivité et de la radiotoxicité des déchets nucléaires provient des combustibles usés, soit 1 000 t de combustibles utilisées par an. Les volumes de déchets nucléaires de la filière (y compris à très faible activité) représentent moins de 2 % des déchets très toxiques produits annuellement en France par l’industrie.

Ci-dessus, échantillon du verre dans lequel seront incorporés les déchets nucléaires HA-VL, verre qui sera coulé dans des fûts en inox (exemplaires de démonstration ci-contre). Ces fûts sont stockés à l’usine de La Hague afin qu’ils refroidissent, puis ils seront placés à 500 m de profondeur dans le site de stockage géologique de Bure, à la limite de la Haute-Marne et de la Meuse.

Or dans ces combustibles usés 950 t d’uranium et de plutonium peuvent être réutilisées ; le plutonium est effectivement recyclé dans les centrales françaises avec une petite partie de l’uranium appauvri issu de l’enrichissement, le reste étant entreposé. Les 50 t restantes – produits de fission (49 t de césium, strontium, etc.) et actinides mineurs (1 t d’américium, neptunium, curium) – sont de réels déchets, car sans perspective d’utilisation en l’état actuel des connaissances. Ces déchets HA (haute activité radioactive) concentrent l’essentiel de la radioactivité des déchets nucléaires, dont la durée de vie radioactive peut être longue, représentent un volume extrêmement réduit de 10 000 m3, soit un cube de 22 m d’arête pour 50 ans de fonctionnement du parc nucléaire français.

À court et moyen terme, des déchets dangereux, concentrés et traçables

En sortie du réacteur on trouve des déchets nocifs, parce que très radioactifs, émettant notamment des rayonnements gamma, lesquels correspondent au danger associé dans l’inconscient collectif au nucléaire. Ce sont des rayonnements qu’on ne voit pas et qui agissent par irradiation externe, mais dont la dangerosité décroît dans le temps en fonction de leur période de vie, c’est-à-dire le temps que met le rayonnement à voir son intensité divisée par 2. Au bout de trois siècles, l’activité de l’essentiel des déchets émettant des rayonnements gamma et les produits de fission à vie courte (comme le césium 137) est divisée par 1 000.

Les volumes de déchets nucléaires de la filière (y compris à très faible activité) représentent moins de 2 % des déchets très toxiques produits annuellement en France par l’industrie.

L’enjeu est donc d’abord de protéger de ces rayonnements les générations actuelles et futures, ce dans la perspective des prochaines décennies et des prochains siècles. Cette protection est assez simple à mettre en œuvre. En effet, les quantités de déchets étant limitées et traçables, elle peut être assurée par un nombre limité d’acteurs – ce qui permet un contrôle étroit de leurs compétences et de leur activité par l’État – avec des techniques efficaces de confinement : pour arrêter les rayonnements, il suffit d’entourer les déchets de plomb, d’acier, de béton ou d’eau (matrices de verre pour les déchets HA, colis et conteneurs en acier et en béton, entreposages sous eau ou à sec). La sûreté de ces entreposages de déchets HA, comme des combustibles usés avant retraitement, est contrôlée par l’Autorité de sûreté nucléaire (ASN), sachant que durant les dernières décennies on a pu constater l’absence d’impacts sur l’homme et l’environnement.

À long terme, dangers comparables à ceux des déchets industriels toxiques

Au-delà de quelques siècles, le danger potentiel des déchets nucléaires est attaché, pour une part importante, aux actinides mineurs et au plutonium (actinide majeur) si celui-ci n’a pas été recyclé pour produire de l’électricité dans une centrale électrique. Dans ce cas, le danger est différent : les déchets ne doivent être ni inhalés ni ingérés, car ils produisent des rayonnements alpha (émissions de noyaux d’hélium, qu’une simple feuille de papier peut arrêter !). Leur voie d’accès au corps humain est similaire à celle de déchets industriels comme l’arsenic, les métaux lourds, la dioxine ou le cyanure, qui sont des poisons à faibles doses. À la différence de ces toxiques chimiques souvent à durée de vie infinie, l’activité alpha des actinides disparaît, quoique très lentement : au bout de plusieurs milliers d’années pour l’américium 241, de centaines de milliers d’années pour le plutonium 239.

Les produits de fission à vie longue présentent une radiotoxicité potentielle plus faible que les actinides au-delà de 300 ans, mais ils sont plus mobiles et solubles, contrairement aux noyaux lourds des transuraniens. Il faut donc veiller à limiter leur impact résiduel lié à leur activité bêta et aux rayons X associés ainsi qu’aux gammas beaucoup plus rares.

Les solutions techniques de gestion des déchets nucléaires existent. Comme elles s’inscrivent dans un temps qui dépasse quelques siècles, il est indispensable de réfléchir simultanément à l’état des sociétés qui seraient, le cas échéant, chargées de continuer leur mise en œuvre.

La protection des populations fait appel à des mesures destinées à empêcher tout risque de migration de ces déchets vers les nappes phréatiques et les chaînes alimentaires. Trois solutions techniques, d’une certaine façon complémentaires, permettent d’atteindre ce but :

1. La réduction des volumes d’actinides à stocker par recyclage du plutonium, 10 fois plus abondant que les actinides mineurs dans les combustibles usés. On sait l’utiliser en monorecyclage dans les centrales actuelles à eau pressurisée (REP), et on pourra le faire de façon plus complète dans les réacteurs à neutrons rapides (RNR). La transmutation de l’américium est en revanche une perspective de plus long terme car supposant l’existence d’un parc RNR. Celle des produits de fission à vie longue n’est pas encore accessible. Les voies de recherche sur ces questions se poursuivent à horizons plus éloignés avec, au-delà des réacteurs à neutrons rapides, les sels fondus, les accelerator driven systems1 et éventuellement les lasers (à la place de l’accélérateur de protons).

2. L’entreposage en surface dans la durée, mis en place depuis des décennies, peut être poursuivi.

3. Le stockage dans des couches géologiques adaptées (pour les actinides et les produits de fission à vie longue), c’est-à-dire stables à l’échelle de millions d’années, sans circulation d’eau, qui empêchent les radionucléides de migrer vers les nappes phréatiques ou la surface. En France, le site situé à la frontière de la  Meuse et de la  Haute-Marne a été retenu pour les très bonnes propriétés de son argile. La zone de stockage favorable, identifiée en 2005, représente, à une profondeur de 500 m, une superficie de 250 km². Il existe en France et dans d’autres pays d’autres sites possibles exploitant les propriétés favorables de l’argile (Belgique, Suisse), du granite (Suède, Finlande) ou du sel (États-Unis, Allemagne). Les études approfondies effectuées sur le site de Meuse – Haute-Marne depuis plusieurs décennies sous l’égide du Parlement (lois de 1991 et de 2006) et de l’OPECST2) et sous le contrôle de l’ASN montrent que les radionucléides resteraient confinés à l’horizon de quelques centaines de milliers d’années, voire du million d’années.

La protection des populations fait appel à des mesures destinées à empêcher tout risque de migration de ces déchets vers les nappes phréatiques et les chaînes alimentaires.

Du point de vue scientifique et technique, le stockage géologique permettrait donc de répondre aux besoins de protection des générations futures à très long terme dans deux stratégies formant alternative :

– soit la France décide d’utiliser transitoirement le nucléaire en cycle ouvert pour les seules 50 ou 100 prochaines années, et alors le site serait en capacité technique d’accueillir les combustibles usés produits par l’équivalent d’au moins une ou deux générations de parcs nucléaires de plus ;

– soit la production d’électricité nucléaire se poursuit plus durablement pendant plusieurs siècles, en utilisant pleinement le combustible (y compris le plutonium) et l’uranium appauvri. Dans ce cas, on diviserait par 2 ou 3 l’espace de stockage en profondeur nécessaire par rapport au cycle ouvert. Le stock français actuel d’uranium appauvri permettrait un fonctionnement d’un parc RNR pendant plusieurs milliers d’années et la capacité technique du site serait suffisante pour le stockage des déchets à un horizon de plusieurs siècles.

LE CHOIX DES SOLUTIONS DE LONG TERME

Les solutions techniques de gestion des déchets nucléaires existent. Mais, puisqu’elles s’inscrivent dans un temps qui dépasse quelques siècles, il est indispensable de réfléchir simultanément à l’état des sociétés qui seraient, le cas échéant, chargées de continuer leur mise en œuvre. En effet, l’entreposage de longue durée suppose un certain niveau de capacités scientifiques, techniques et économiques des sociétés futures, à la différence du stockage géologique, qui assure une sûreté passive jusqu’au moment où la décroissance naturelle de la radioactivité aura fait disparaître les dangers. Dès lors, plusieurs scénarios possibles.

Si la société de demain est plus riche et plus scientifiquement développée que la nôtre, l’entreposage de longue durée en surface pourrait être préféré dans un premier temps (choix de la réversibilité). En effet, il laisserait aux générations futures mieux armées et plus prospères (plus « capables ») la possibilité de choisir, le moment venu, entre stockage en profondeur ou prolongation de l’entreposage de surface, et de mobiliser les innovations techniques éventuelles de transmutation pour diminuer les volumes de déchets.

Si, au contraire, la société de demain n’a plus les capacités techniques et économiques nécessaires pour gérer des sites d’entreposage de déchets nucléaires, c’est à nous d’assurer leur protection en réalisant le stockage géologique. La logique de ce scénario implique la fermeture des alvéoles et du stockage dès qu’ils sont remplis afin d’assurer à cette société la protection passive qui ne nécessitera pas d’intervention de sa part.

Il nous faut choisir aujourd’hui, en situation d’incertitude face à ces scénarios de croissance ou de décroissance ou de stagnation. Notre intuition morale devrait nous conduire à privilégier la protection des sociétés les plus défavorisées, même si leurs probabilités d’occurrence sont faibles, dans la mesure où ce stockage serait réalisable à un coût raisonnable3.

Le choix que nous allons faire pour la société future en matière de déchets nucléaires ne prend tout son sens que dans la perspective plus vaste de ce que nous voulons léguer aux générations futures en termes de risques et d’opportunités. Les activités humaines produisant des conséquences à très long terme sont nombreuses. Établir une grille d’analyse des risques et des opportunités permet de hiérarchiser les risques des différentes activités de production et les dangers liés à leurs déchets, et donc les ressources qui seront consacrées à leur gestion tout en prenant en considération leurs bénéfices.

Le choix que nous allons faire pour la société future en matière de déchets nucléaires ne prend tout son sens que dans la perspective plus vaste de ce que nous voulons léguer aux générations futures en termes de risques et d’opportunités.

Certains risques sont globaux, irréversibles, comme le changement climatique ou la dégradation de la biodiversité à l’échelle de la planète. En revanche, si la production de déchets nucléaires présente un risque important, comparable à celui des déchets toxiques d’autres filières, il est local et maîtrisable. Ce risque doit être mis en adéquation avec la production d’une électricité sans émission de CO2, peu consommatrice de matière, surtout si on utilise l’uranium 238 et le plutonium, et très économe en surfaces pour ses implantations industrielles parce que très dense.

D’une façon générale, nous devons privilégier dans nos efforts les actions qui portent sur les risques majeurs et globaux pouvant affecter les générations futures. De ce point de vue, l’énergie nucléaire peut jouer un rôle utile en contribuant aussi à éviter des quantités importantes de déchets chimiques générés par d’autres modes de production d’énergie.

UNE OPPORTUNITÉ EST À SAISIR

Cette analyse rapide fait apparaître l’intérêt du nucléaire à un moment où la demande d’électricité s’accroît dans le monde et que la contrainte d’une production décarbonée se fait de plus en plus pressante. Cela dit, il ne faut pas minimiser les difficultés que rencontre la mise en œuvre d’une bonne gestion des déchets nucléaires.

Les modalités de gestion des déchets nucléaires dépendent tout d’abord de la définition d’une stratégie énergétique et nucléaire claire et cohérente dans la durée : arrêt ou poursuite du nucléaire dans les 50 à 100 prochaines années ? recyclage ou non du plutonium et de l’uranium appauvri ? Ces choix, qui conditionnent les besoins et les dimensionnements de toutes les phases de gestion des déchets – production de matrices et conteneurs adaptés, création des entreposages et des lieux de stockage géologiques, etc. –, nécessitent une programmation sur plusieurs décennies. Après un choix pionnier de la France d’un cycle fermé, consistant à réutiliser les combustibles usés, et notamment le plutonium, une série de décisions récentes – arrêt du projet de réacteur expérimental ASTRID, fragilisant de ce fait la mise en œuvre d’une filière de réacteurs à neutrons rapides ; absence de décision concernant de nouveaux réacteurs à eau légère ; arrêt envisagé des réacteurs 900 MW qui recyclent les combustibles usés4 – soulève des interrogations sur la stratégie des décennies à venir.

En ce qui concerne la gestion des déchets, le projet Cigéo de stockage géologique en Meuse – Haute-Marne est prêt à être engagé. Les compétences industrielles et techniques étant réunies, il ne manque que la décision politique pour passer au stade opérationnel et industriel. La gouvernance du projet est cependant actuellement trop complexe, avec de nombreux intervenants dans la chaîne de décision et des responsabilités fragmentées, à un moment où il faudra mettre en œuvre un projet industriel de 25 milliards d’euros en maîtrisant sûreté, délais et coûts.

Les modalités de gestion des déchets nucléaires dépendent tout d’abord de la
définition d’une stratégie énergétique et nucléaire claire et cohérente dans la durée.

Un projet industriel de cette envergure nécessite, pour le piloter et en gérer la logistique à l’échelle de la centaine d’années, une stratégie claire et cohérente dans la durée et une allocation des responsabilités industrielles bien identifiée. Ce type de projet nous rappelle ce que devraient être le rôle et la responsabilité de l’État et des pouvoirs publics dans la gestion des communs, ainsi que la nécessité de s’appuyer sur une expertise scientifique et technique transverse et non partisane, au service de l’intérêt général, des citoyens et de la représentation politique.

CONCLUSION

Les déchets ne constituent pas un obstacle au développement du nucléaire civil. Des solutions techniques existent ou peuvent être développées pour protéger l’environnement des générations actuelles et futures de risques bien identifiés. Les bénéfices potentiels de cette source d’énergie apparaissent clairement par rapport à ceux des autres filières industrielles ou énergétiques.

Cependant, cette industrie nécessite des choix de long, voire très long terme, émanant d’une démocratie qui puisse permettre aux citoyens et au pouvoir politique de disposer des éléments factuels utiles permettant d’échanger au sein d’institutions adéquates pour s’approprier les termes des débats indispensables afin de prendre les meilleures décisions possibles pour apporter les meilleures réponses à des questions cruciales :

– Que souhaitons-nous léguer aux générations futures en termes de biens communs ? quelles sont les perspectives du progrès technique ?

– Quelle est la place de l’État et de quels outils dispose-t-il pour assurer, dans la durée, la cohérence des choix et la qualité des outils industriels nécessaires pour leur mise en œuvre ?

1. Réacteurs rapides sous-critiques couplés avec un accélérateur de protons pour permettre la transmutation d’actinides mineurs concentrés dans le cœur du réacteur. Ce concept fait l’objet de recherches avec, en particulier, un projet européen de prototype en Belgique (MYRRHA).

2. Office parlementaire de l’évaluation des choix scientifiques et techniques. Cf. ses rapports sur le sujet, en particulier celui de 2005.

3. Cf. Jean-Paul Bouttes, Christian Gollier, Anne-Laure Mascle-Allemand, Aude Pommeret et Éric Preud’homme « Contre-expertise de l’évaluation socioéconomique du projet Cigéo », rapport au Secrétaire général pour l’investissement, févr. 2021.

4. Cf. l’avis de l’ASN du 8 oct. 2020 et les auditions récentes de l’OPECST du 25 mars 2021 et du 3 déc. 2020.

2 réflexions sur “Les déchets nucléaires, talon d’Achille ou atout du nucléaire civil ? Jean-Paul Bouttes*

  1. Merci pour ce remarquable article.
    De façon comparatiste, on ne peut manquer de s’étonner du silence autour des déchets chimiques, éternellement polluants, et responsables ( enfin ceux qui les répandent) de millions de victimes, et pas seulement dans le Tiers-Monde, et de l’hystérie anti-nucléaire civil, tablant sur les effets de peur. Les victimes des poisons chimiques sont niées ( que ce soit le million de Vietnamiens encore victimes de l’Agent orange, ou celles de l’amiante, ou même le Pfizer), vilipendées, jamais indemnisées.
    Pourquoi, alors, cet effet de peur pour le nucléaire civil ? certainement pas par souci de la Santé publique : du reste, on n’entend aucun de ces anti-nucléaires protester le moins du monde contre les bombardements par Kiev, avec les bombes et technologies US de la centrale nucléaire de Zaporojié. Pourtant, le risque est sans comparaison et provoqué.

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