Dès la fin de la Seconde Guerre mondiale la France a compris les intérêts que présente l’énergie nucléaire. Dans cette perspective, le plan Messmer (1974) vient confirmer la tendance et positionne l’hexagone à une place stratégique du développement de cette technologie. La Chine, malgré un retard certain, a su se rattraper et investir massivement dans la recherche et dans le développement de son parc de réacteurs nucléaires. De leur côté, malgré des sites vieillissants les Etats-Unis ont su engager d’importantes phases de recherche pour optimiser la production des réacteurs nucléaires. A partir de 1950, les EUA ont notamment suivi des recherches sur l’utilité de Thorium (Th-232) dans le monde nucléaire, et ont développé le premier réacteur à sels fondus au Oak Ridge National Laboratory (Tennessee) en 1965. Souffrant de la période Guerre Froide, le climat géopolitique a amené les États-Unis à laisser leur programme de recherche expérimental de côté, au profit de l’uranium, qui dispose entre autre de caractéristiques simplifiant la production de plutonium pour l’armement.
La ligne guidant le gouvernement dans sa transition énergétique tend à favoriser les sources vertes d’une part et les opérations à la fois de construction et de rénovation d’autre part. En matière militaire, le Service d’Infrastructure de la Défense (SID) favorise l’autoconsommation, c’est-à-dire la consommation de sa propre production d’électricité. Si les sources d’énergie renouvelables permettent cette avancée en principe, le rapport entre performances et coûts de production ne parviennent pas à égaler le grand parc nucléaire français.
De ce fait, pour répondre aux besoins des français EDF base près de 80% de son mix énergétique sur l’énergie nucléaire contre 13% pour les énergies renouvelables, hydraulique comprise.
Néanmoins, l’approvisionnement en uranium nécessaire au fonctionnement du parc nucléaire national suppose que la société Orano poursuive l’exploitation et l’importation de ce métal depuis le Niger, partenaire majeur historique de la France qui a trouvé une place encore plus importante dans son approvisionnement énergétique depuis que cette dernière a arrêté d’exploiter ses propres ressources en uranium en 2001 pour des raisons économiques.
L’avenir énergétique de la France dépend du Niger, d’où elle importe la majorité des quantités d’uranium nécessaires au fonctionnement des réacteurs en service actuellement et qui le seront dans les prochaines années.
Il est important de noter que ce pays d’Afrique de l’Ouest est dirigé par un régime militaire depuis le coup d’État du 26 juillet 2023 et qu’il « fait face à une insécurité persistante ». Bien que la croissance économique du pays semble en perspective d’améliorations sur les plans industriel et agro-alimentaire, il règne dans ce pays un climat politique en tension et il est en proie à un risque de surendettement élevé.
Si l’auteur Raphaël Granvaud pense que « La production d’uranium au Niger est un cas flagrant d’exploitation postcoloniale », au delà de l’observation de ce marché sous le prisme de l’éthique il ne faut pas négliger l’observation d’une dépendance réelle de la France au Niger.
Dans ce contexte politico-économique en tension, les exportations d’uranium au profit de la France ne peuvent être assurées pour les années à venir, c’est la raison pour laquelle il est important d’envisager accroitre notre autonomie et soutenir les projets innovants en matière de réacteurs nucléaires de nouvelle génération. Leur fonctionnement était subordonné à des minerais contenus naturellement dans les sols du territoire de l’hexagone, les relations avec le Niger ne conditionneraient plus l’autonomie énergétique de la France.
De fait, même si nous sommes en apparence riches d’une autonomie énergétique grâce à notre parc nucléaire développé, l’uranium nécessaire à son fonctionnement provient d’importations étrangères qui pourraient cesser, nous laissant dépendant des autres sources d’énergie qui ne sont aujourd’hui pas suffisamment développées pour permettre d’approvisionner le pays en énergie en toute autonomie.
Là où les demandes internationales en uranium connaissent une augmentation de près de 30% pour la période allant de 2021 à 2030, la France pourrait poursuivre ses efforts en R&D pendant ces années tant au profit du nucléaire au Thorium, acteur de la souveraineté énergétique française pour les années à venir; qu’au profit des réacteurs de nouvelle génération utilisant l’uranium appauvri comme combustible.
Les recherches effectuées depuis 20 ans par l’ancien Institut des sciences nucléaires (LPSC) de Grenoble démontrent qu’il avait bien compris l’importance de tendre vers une autonomie énergétique reposant sur thorium. Il existe aujourd’hui six types de réacteurs de quatrième génération. La suite de l’étude se concentre sur les réacteurs à sels fondus qui sont les seuls permettant l’utilisation du thorium; ainsi que les réacteurs dont la combustion utilise l’uranium appauvri présent en France, les réacteurs à neutrons rapides au sodium, les réacteurs rapides au plomb et les réacteurs rapides à gaz. L’ensemble de ces réacteurs innovants sera mentionné « réacteurs de nouvelle génération ».
Le Thorium est un métal naturel faiblement radioactif, présent en grande quantité sur Terre, qui produit peu de déchets et peut être utilisé dans des réacteurs à sels fondus pour produire de 50 à 100 fois plus d’énergie que les réacteurs actuels. Les réacteurs à sels fondus (MSR – Molten Salt Reactors) utilisent des sels liquides comme fluide caloporteur et comme combustible. Dans le cas des réacteurs au thorium, le combustible est généralement un mélange de thorium-232 et d’uranium-233, ce dernier étant produit par irradiation du thorium. En parallèle, des réacteurs avec refroidissement par eau pré-existants pourraient être convertis pour accueillir le thorium comme combustible, à la place de l’uranium.
Les réacteurs à sels fondus utilisant le thorium disposent de nombreuses caractéristiques qui leur donnent un avantage compétitif incontestable sur le papier; mais cette technologie rencontre de nombreux défis pour être développée à plus grande échelle. Le thorium est près de 4 fois plus présent sur Terre que l’uranium, il est associé à d’autres minéraux tels que la Monazite et la Thorite, qu’on retrouve dans les sables minéralisés côtiers, dans certains gisements granitiques ou comme sous produit de terres rares. Ce dernier point rend son extraction peu coûteuse mais cet avantage économique est rattrapé par le traitement chimique et la purification du minerai plus onéreux. Si l’Inde dispose d’une part importante des réserves mondiales de thorium, la France compterait près de 9.000 tonnes de ce métal dans ses sols, principalement en Bretagne. Cette quantité permettrait, à titre indicatif et en utilisant les centrales adaptées, de produire l’électricité nécessaire à l’alimentation totale de l’hexagone pendant près de 200 ans.
La quantité de déchets radioactifs à longue vie résultant de l’exploitation du thorium dans l’industrie nucléaire est en deçà de ceux produits par l’uranium 235 car les premiers ne contiennent pas d’actinides mineurs et ne produisent pas de plutonium, de ce fait le recyclage des déchets résultant de l’exploitation du thorium est plus facile à mettre en œuvre. De surcroît, les risques de prolifération de cette technologie au service d’un armement sont amoindries et les mécanismes de sûreté passifs rendent ces réacteurs à la fois moins polluants et moins dangereux.
Toutefois, l’implantation de centrales à thorium présente quelques défis, surtout de nature économique. Le projet n’a pas encore atteint une maturité technologique suffisante pour être implanté sur le territoire de manière pérenne avec des réacteurs opérationnels et les coûts de R&D sont importants. Du côté des défis techniques, la prévention de la corrosion des matériaux confronté aux sels fondus, chimiquement agressifs; la gestion des combustibles usés et la construction de nouvelles centrales résistantes aux hautes températures seront sujets à débats.
Là où l’uranium permet à la France de jouir d’un parc nucléaire performante et en pleine croissance grâce aux plans de relance mis en place par les gouvernements successifs, les limites quant à l’approvisionnement de ce métal sont palliées par le thorium qui, comme nous l’avons vu, est naturellement présent en grandes quantités dans les sols français.
Les entreprises Thorizon et Naarea méritent une attention particulière pour leur collaboration en R&D sur les réacteurs à sels fondus dans le programme Thorizon One.
La première société, néerlandaise, prévoie grâce à cette collaboration de déployer des réacteurs à sels fondus fonctionnels à l’horizon 2032;
La seconde, française, est à l’origine du micro-réacteur XAMR® qui combine plusieurs innovations majeures : les réacteurs à sels fondus; à neutrons rapides et les réacteurs modulaires SMR. Ce projet combine plusieurs avantages parmi lesquels on trouve une énergie décarbonée, qui utilise des déchets radioactifs de longue durée (plutonium) comme combustibles sans aucun besoin d’eau ni émission de rejets; bénéficiant de l’abondance du thorium sur notre territoire; une sûreté accrue du réacteur disposant d’une autonomie en matière d’électricité pour fonctionner; rendant l’énergie bon marché et de proximité notamment grâce à la petite taille des réacteurs.
La collaboration de ces deux entreprises innovantes au travers du projet Thorizon One est soutenue par les autorités française et néerlandaise de sureté nucléaire (ASN et ANVS); ainsi que par l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN). Ce service public rattaché aux ministères de la Défense, de la Santé, de l’Environnement, de l’Industrie et de la Recherche est l’expert français en matière de recherche et d’expertise sur les risques nucléaires et radiologiques. À terme, ce projet initié par une entreprise française pourrait permettre d’exploiter une ressource abondante sur le territoire, pour produire une énergie plus verte et moins coûteuse que celle produite aujourd’hui.
Compte tenu de la position géographique des centrales réunissant les 56 réacteurs nucléaires en fonctionnement en France actuellement, en plus de fournir les infrastructures publiques et privées en énergie, les bases militaires pourraient jouir d’un approvisionnement en énergie 100% française et autonome, par exemple la centrale de Tricastin approvisionnant les bases 701, 115 et 125 (Salon de Provence, Istres et Orange).
Les réacteurs de nouvelle génération étant capables de produire 50 à 100 fois plus d’électricité que les réacteurs actuels, seuls deux réacteurs suffiraient théoriquement à répondre aux besoins du pays entier en énergie.
Ainsi, si le Commissariat à l’énergie atomique CEA estime « qu’actuellement en France, le thorium présente peu d’intérêt technico-économique », les enjeux de souveraineté, d’autonomie énergétique et les tensions géopolitiques ne peuvent être ignorés et le thorium vient justement pallier ces préoccupations.
Si six types de réacteurs de nouvelle génération se font concurrence, l’enjeu de souveraineté énergétique pour la France repose principalement sur le développement des réacteurs à sels fondus pour le thorium et sur les réacteurs de quatrième génération utilisant l’uranium appauvri. La France dispose en effet d’une grande quantité d’uranium appauvri, concentrant environ 40 % de la radioactivité de l’uranium naturel. Une partie considérable est entreposée dans des lieux de stockage en attendant de pouvoir être utilisée. S’élevant à environ 250.000 tonnes, ce stock « suffirait à alimenter un parc de réacteurs à neutrons rapides pendant plusieurs milliers d’années ».
Pour pouvoir être exploitées, ces ressources nécessitent la mise au point des réacteurs nucléaires de quatrième génération qui, en les alliant avec d’autres combustibles, permettent de produire une énergie considérable. Ainsi, si les réacteurs nucléaires de 3ème génération utilisés aujourd’hui couvrent l’entièreté des besoins énergétiques du pays, les réacteurs de 4ème génération seront à mêmes de produire 50 fois plus d’énergie en utilisant les stocks d’uranium appauvri disponibles en France dès maintenant. Plusieurs objectifs donnent le fil rouge à suivre aux entreprises contribuant à la création de ces réacteurs de nouvelle génération. On trouve principalement la capacité de répondre aux besoins de sûreté; de durabilité, notamment en réduisant leurs besoins en énergie et leur production de déchets; de compétitivité économique et de résistance face aux risques de prolifération nucléaire, c’est à dire éviter que l’énergie nucléaire ne puisse être détournée vers un usage militaire ou terroriste ce qui, comme nous l’ont montré les États-Unis dans les années 60, est un élément important dans les calculs guidant les actions des pays développés en matière d’innovations.
Certains projets ont déjà débuté, c’est le cas du projet ASTRID initié par la France, dont l’objectif est de concevoir un démonstrateur industriel de réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium. Le projet a été arrêté en 2019 pour des raisons économiques. En parallèle, initié par la France et délégué aujourd’hui à un consortium européen mené par la Slovaquie, ALLEGRO est un projet de réacteur nucléaire expérimental destiné à démontrer la faisabilité des réacteurs rapides à gaz (hélium). Ce projet fait partie de la feuille de route européenne ESNII (European Sustainable Nuclear Industrial Initiative) pour les réacteurs de 4e génération. En plus de ces projets, EDF cherche depuis 2019 à concevoir le réacteur NUWARD en collaboration avec Framatome, Naval Group, Tractebel et le CEA, qui a pour particularité le fait d’être un petit réacteur nucléaire modulaire (SMR – Small Modular Reactor). L’innovation NUWARD vise à répondre à des besoins écologiques en faisant concurrence aux centrales à charbon et à approvisionner tant les régions reculées que les sites industriels à forte consommation d’énergie[vi]. Compte tenu du fait que les pays polluant le plus au monde doivent leur place à leur dépendance au charbon, cette ambition pourrait être vectrice d’une avancée considérable sur le plan écologique mondial si les Etats concernés acceptent de revoir leur mix énergétique sans baisser leur consommation globale d’électricité (Chine, Inde…).
La construction de réacteurs de nouvelle génération nécessiterait la mobilisation de nombreux corps de métiers et infrastructures afin de répondre aux besoins matériels permettant la production des 450 TWh d’électricité consommés chaque année par le pays. Les compétences nécessaires à la gestion des matériaux à haute température, des combustibles alternatifs ou des technologies de refroidissement innovantes laissent entrevoir un avenir prometteur pour les formations affairant à l’ingénierie en France. L’hexagone a une place prépondérante en matière de nucléaire de nouvelle génération grâce aux innovations affairant à cette industrie, notamment le programme Thorizon One auquel l’entreprise française Naarea participe activement. Cette place privilégiée de leadership technologique sur la concurrence mondiale confèrera aussi à la France une autonomie stratégique en matière de souveraineté énergétique.
Les investissements massifs dans ces programmes bénéficieront aux industries de pointe dont la France dispose, notamment en matière d’intelligence artificielle, de métallurgie de précision ou encore de robotisation des chaines de production, comme les entreprises Framatome et Eurobaut. La création d’une nouvelle filière thorium donnerait une place essentielle à la R&D; engendrerait d’importantes opérations d’extraction, de traitement du minerai convoité; et la mise en place de procédés de fabrication sûrs pour donner au thorium sa forme de combustible. Il en est de même pour toutes la filière affairant à l’uranium appauvri, ouvrant d’autant plus de places pour l’emploi, l’émergence de nouvelles entreprises innovantes (PME, ETI) et l’accueil de professionnels qualifiés étrangers. Les chaines spécialisées dans production d’alliages résistants à la corrosion des sels fondus ou aux hautes températures émergeront, conférant une fois de plus une place hégémonique à la France dans cette niche industrielle sur la concurrence mondiale.
Orano, le géant français du nucléaire a déjà pris les devants en commençant la construction de la première entreprise au monde spécialisée dans la production et le traitement du thorium, et en exploitant l’usine de Pierrelatte, spécialisée dans le retraitement de matières radioactives issues du cycle du combustible nucléaire. Certains réacteurs de nouvelle génération fonctionnant grâce aux déchets résultant des anciennes combustions, le recyclage de ces derniers ne serait qu’une préoccupation accessoire affairant aux réacteurs. L’espace de stockage sécurisé ainsi gagné pourra être dédié à entreposer des ressources diverses, nécessaires au fonctionnement des nouveaux réacteurs.
Si les réadaptations des bâtiments ne sont pas faciles, le sujet n’est pas tant de convertir chaque réacteur mais de regarder comment il est possible d’en construire de nouveaux qui, au fil du temps, pourront jouer en la faveur de la France et de ses ressources pour s’alimenter elle-même en énergie, suivant le principe d’auto-consommation souhaité par le gouvernement. La France est riche d’un industrie performante et de relations diplomatiques permettant de favoriser des partenariats en R&D lui conférant une place stratégique sur le plan énergétique. Les enjeux de souveraineté énergétique, de mise en valeur du patrimoine et des savoirs-faire nationaux, de concurrence nucléaire mondiale et d’impact environnemental incitent à s’intéresser en profondeur à ces réacteurs de nouvelle génération.
Si le mix énergétique des pays d’Amérique latine favorise les énergies d’origine renouvelables et que ce choix porte ses fruits, bon nombre de pays en développement basent leur approvisionnement sur des énergies bien moins propres.
Par exemple, en 2020, les énergies fossiles ont au total compté pour environ 78% de la consommation d’énergie primaire de l’Asie du Sud-Est (32% pour le pétrole, 26% pour le charbon et environ 20% pour le gaz naturel).
L’industrie énergétique étant la plus polluante du monde, les enjeux de préservation des ressources finies et l’importance de solutions alternatives plus vertes sont primordiaux à considérer.
Les réacteurs de nouvelle génération peuvent à cet égard venir pallier cette lacune technologique qui a des répercutions écologiques importantes.
L’uranium appauvri ayant déjà été extrait des sols français, lorsque les nouvelles technologies seront opérationnelles et développées sur le territoire national, tant dans l’hexagone que dans les TOM, il est aisé d’imaginer que les industriels à l’origine de ces projets chercheront à développer leur technologie à plus grande échelle. De fait, les pays d’Asie de l’Est et tous les pays en voie de développement qui utilisent des combustibles polluants aujourd’hui pourraient être des partenaires pour l’achat des stocks d’uranium appauvri français et la construction de réacteurs de nouvelle génération, leur octroyant tous les avantages inhérents à ces évolutions en matière nucléaire, notamment une productivité accrue; mais aussi une diminution considérable de leur emprunte carbone liée à la production d’électricité.
L’ensemble de cette chaîne de conception, de production et d’exportation pourrait, en fonction des partenariats conclus, mobiliser les acteurs industriels français des secteurs logistique, routier, maritime et ferroviaire. Elle mettrait ainsi en valeur les savoir-faire nationaux en matière de construction, d’assemblage et de transport spécialisé dans les combustibles nucléaires.
La question de la place de l’industrie nucléaire française dans le marché énergétique européen suppose de prendre en compte l’interconnexion des pays, leurs besoins respectifs et les concurrents potentiels aux projets en cours. Compte tenu de la présence actuelle des normes européennes, tout projet de réindustrialisation pour un tel sujet impose de s’ouvrir à sa dimension transnationale, avec tous les bienfaits et risques inhérents.
Guillaume Courtier, Analyste au sein de la Commission dédiée à la Réindustrialisation et à l’Indépendance Stratégique de l’INAS
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