Avenir de l'énerfie nucléaire et stocks

J'avais dit que je le referai plus, mais j'ai cédé, et j'ai acheté le dernier Hors-Série de S&V, Construire un monde durable.
Page 7, un bilan sur les énergies fossiles : pétrole, charbon, uranium.
Et là, deux informations qui me turlupinent : l'estimation des stocks en milliards de tonnes équivalent pétrole est bien plus faible pour l'uranium que pour les autres (21,5 pour l'uranium contre 164,4 pour le pétrole). Je me dits "zut, faudrait pas tellement exporter nos centrales pour pas manquer trop vitre de carburant".

Mais ensuite, petit tableau détaillé pour chacun expliquant entre autres pour combien d'années on en a au rythme de consommation actuel. Et là, ce petit texte d'une clarté limpide : 32 ans de réserves au rythme actuel de consommation (ressources récupérables pour moins de 80 dollars/kg).

Je me suis grattée la tête, et puis je me suis dit que j'allais demander sur le ForSV à Narduccio de m'expliquer tout ça... et si on n'en a vraiment que pour 32 ans, ou si on sait récupérer pour utiliser l'uranium pendant un siècle ou deux ?

32 ans? mes derniers chiffres étaient de 70 ans je crois.

Bref, ce chiffre c'est si on continue à fonctionner avec nos vieilles centrales.
Mais si on passe aux nouvelle générations à plus haute température, au surgénérateur (plus sécurisé que Superphoenix, espérons-le) qui "brûlent" du plutonium, des réacteurs couplés à un accélérateur pour consommer les déchets des autres centrales, du thorium .... on en a pour plus longtemps de l'uranium.

Ils tiennent compte du recyclage des combustibles usés et des stocks du plutonium militaire ?

Question très intéressante.

Je vais me permettre quelques parallèles. Combien disposons-nous de réserves pétrolières ? Les estimations sont assez variables, disons entre 50 et 80 ans. Mais, l'autre jour, j'ai entendu Jacques Attali dire qu'à 200 dollar le baril, les réserves étaient d'un siècle. Comment expliquer cela ? Il y a plusieurs phénomènes concourants :

- Quand le prix d'une matière augmente, les quantités consommées diminue. Dans un premier temps, on cesse les gaspillages, à voir ceux du monde de l'automobile, on peut considérer que le pétrole est encore trop bon marché ...
Dans un second temps, on fait des économies. C'est à dire que l'on cherche à baisser la consommation. Dans le cas du transport des personnes, ça veut dire: diminuer la vitesse, diminuer les distances, optimiser les déplacements en augmentant le nombre de personnes transportées. Mais, ensuite, on va chercher des véhicules plus performants.

- Mais, il y a un second phénomène qui entre en ligne de compte : des offres alternatives deviennent intéressantes. Pour le pétrole, cela veut dire ré-ouverture d'anciens puits que l'on va exploiter avec des solutions de forages moins économiques (injection d'eau chaude par exemple), cela veut dire extraction de pétrole à partir de schistes bitumeux ....

Bien, les principes posés, revenons à nos centrales nucléaires et à l'uranium.

Premier levier d'amélioration : augmenter la productivité. En fait, les centrales nucléaires étant des process industriels optimisés, la productivité ne peut augmenter que de manière marginale. Actuellement, on cherche à augmenter la disponibilité des centrales, mais ça joue peu sur l'usure du combustible, même si ça augmente les marges des exploitants.
En fait, la seule manière d'augmenter le rendement, c'est de changer de filière et de construire les centrales de 4ème génération. Dans ce cadre, les Japonais étudient très sérieusement une filière que la France a abandonnée pour des raisons politique, il s'agit des centrales à neutrons rapides, comme Creys-Malville. Mais, il y en a d'autres. En utilisant éventuellement d'autres combustibles, ils permettent de continuer à produire de l'électricité d'origine nucléaire sans avoir besoin d'uranium. Ah oui, j'ai oublié de préciser que l'uranium n'est pas le seul combustible nucléaire.

Deuxième levier, le retraitement. En fait, on peut retraiter 2 types de combustibles : celui qui a normalement "brûlé" dans le cœur d'un réacteur et celui qui aurait du avoir un autre usage.
Le premier, c'est du au fait que dans les éléments que l'on décharge, il reste une certaine quantité d'uranium fissible avec du plutonium, plus d'autres matières. Il s'agit de traiter le combustible pour le diviser en 3 parties :
- les produits de fissions qui doivent aller en stockage de plus ou moins longue durée;
- le combustible résiduel : uranium 235 + du plutonium;
- l'uranium inerte 238 qui n'a pas participé à la réaction (ou si peu en ce transformant en plutonium.
Actuellement, on se limite à 1 retraitement, la radioactivité du combustible irradiée augmentant avec le temps qu'il reste dans le cœur, il n'est pas financièrement intéressant de retraiter du combustible plus d'une fois. Si le prix de l'uranium augmente, les stock qui dorment dans les piscines de lLa Hague pourraient devenir exploitables.
Le second, c'est le plutonium "militaire" qui se retrouve en quantité plus ou moins grande dégradé au statut de déchet. Mais, une bonne partie peut être recyclée en combustible sous certaines réserves.

Troisième levier : tout l'uranium exploitable est-il aujourd'hui compté dans les fameuses réserves ?
Non. Il y a 3 types de minerais qui ne sont pas comptés :
- ceux dont on doute de la rentabilité économique de l'extraction. Mais, si le prix de l'uranium se voit multiplier par 2 ou 3 ....

- un gros gisement inexploité : l'eau de mer. Elle contient 9 ppm d'uranium. Vu la quantité d'eau, cela représente une quantité d'uranium phénoménale. Un scientifique japonais (encore eux) a trouvé une méthode d'extraction. Ce ne semble pas être économiquement intéressant aujourd'hui ...

- un gisement inexploité, mais plus diffus ... le charbon et ses cendres. Il se trouve que dans de nombreuses mines, on trouve une certaine quantité d'uranium avec le charbon. En brulant le charbon on a condensé les minéraux qu'il contenait et donc, on sait qu'il y a une certaine proportion d'uranium dans les terrils des centrales thermiques. Personne ne s'est vraiment penché sur la faisabilité économique de traiter ces tas de cendres. De plus, un certain nombre d'entre eux ont été répandus dans la nature.

Donc, à ta question :quels sont les vraies réserves d'uranium ? Je pense qu'il n'y a pas une seule réponse, comme il n'y a pas une seule réponse concernant le pétrole. Si la question est : quelle quantité disponible a quel prix, je pense que la réponse existe, mais je ne l'ai pas. Sauf pour le prix actuel ... c'est le chiffre le plus faible donné par S&V. Le second chiffre me semble correspondre à des réserves exploitables, mais je ne sais pas à quelles conditions.

PS : en se lançant dans le programme EPR, EDF, mais aussi d'autres pays, laissent à penser que les réserves prévisibles sont d'encore 40 ans minimum.

Il y a aussi le manteau terrestre. Quand on sera capable de creuser sous la croute terrestre, à plus de 35 kilomètres de profondeur, on trouvera un gisement quasi infini de métaux.

Je ne sais pas quelle est la quantité d'Uranium dans le manteau, mais même très faible, cela devrait permettre de tenir quelques millions d'années !

Salut

Huyustus a écrit:

Quand on sera capable de creuser sous la croute terrestre, à plus de 35 kilomètres de profondeur, on trouvera un gisement quasi infini de métaux.

Lorsque l'on y arrivera, et c'est une sacrée technique pour y arriver, question énergie, on aura la géothermie à profusion, l'on aura plus besoin de s'inquiéter des quantités d'uranium ou autre matière fissible, sauf peut être pour aller dans l'espace ou alimentation de bateaux. Mais d'ici là, on aura trouver la possibilité d'une énergie nucléaire qui se passera de combustible naturel.



Le Vieux

PtitGG a écrit:

32 ans? mes derniers chiffres étaient de 70 ans je crois.

70 ans correspond au plus de 80 $$ par kilo.

narduccio a écrit:

Question très intéressante.

Je vais me permettre quelques parallèles.(...)
Bien, les principes posés

C'est là tout l'intérêt de la mesure que j'ai donnée, qui est au rythme de consommation actuel. Et accessoirement, avec les ressources connues. C'est un chiffre qui a le mérite de ne pas être spéculatif, et de ne pas tenir compte de données non maitrisables. Cela ne prédit pas le futur qui dépend de la consommation ou de futurs gisements, mais au moins c'est un chiffre incontestable.

Citation :

En fait, la seule manière d'augmenter le rendement, c'est de changer de filière et de construire les centrales de 4ème génération.

Pourquoi dans ces conditions construit-on des EPR, qui sont, souvenir d'un célèbre débat politique, de 3ème génération ? Parce que présenter le nucléaire comme l'énergie de l'avenir et construire des centrales pour lesquelles il y a un risque qu'elles s'arrêtent bien avant d'être en fin de vie faute de combustible à un prix concurrentiel, ça me semble pas très futé. Surtout qu'on en vend à l'étranger, ce qui fait que la consommation risque d'augmenter plus que de diminuer... donc une durée de vie plus courte !

Si j'ai bien compris, l'EPR offre 4 avantages :
- il est plus rentable que les réacteurs actuels;
- il est opérationnel et permettra de maintenir les savoirs industriels liés à la conception d'un réacteur;
- il brûle mieux que les REP classiques le plutonium que l'on possède en très grandes quantités actuellement;
- il permet d'attendre les fameux réacteurs de la IVème génération qui ne sont même pas au stade de prototypes (sauf ceux de la filière rapide ... mais je vois mal EDF construire une nouvelle version de SuperPhénix).

Un article qui me parait bien intéressant. En tout cas, ca permet d'y voir un peu plus clair pour les béotiens de mon espèce. Au passage j'aime bien (en général) les articles de ce site.

http://www.pseudo-sciences.org/spip.php?article842

Et j'en profite pour poser une question: nos connaissances sur la radioactivité sont-elles définitives? Peut-on imaginer de découvrir dans le futur une méthode qui permette d'accélérer la transmutation des éléments radioactifs et diminuer leur demi-vie?

Stephane

Steph a écrit:

Et j'en profite pour poser une question: nos connaissances sur la radioactivité sont-elles définitives?

Nos connaissances ne cessent d'augmenter. C'est comme en toutes choses, avec la pratique, on découvre de nouvelles subtilités. Je travaille dans une "vieille" centrale, mais nous ne l'exploitons pas de la même manière qu'il y a 30 ans. Lors de ma carrière sur le "terrain", j'ai pris 2,9 rems en 6 ans et j'étais dans la moyenne de mon service. Je connais des gens qui ont passés 15 ans sur le terrain et qui n'ont pas le quart de cette dose, parce que nos pratiques ont évoluées et qu'ils sont entrés à EDF après le début de cette l'évolution. Avec l'expérience, on a fait changer le métal de certains robinets. Ils ont plus tendance à se bloquer que les anciens, mais ils ne relarguent pas de produits d'activations qui vont augmenter le débit de dose. Et donc, on fait moins d'effluents pour rincer les circuits, donc moins de rejets. Mais, depuis quelques années, les fabricants arrivent à nous faire des robinets dans de bonnes qualités de métal et qui en plus souffrent moins des phénomènes de blocages.
Nous avions aussi des modes de stockages des déchets solides qui demandaient de nombreuses manipulations, on a fait des coques bétons mieux adaptées. Bref, un tas de petites adaptations qui font que l'on produit avec moins d'effluents, moins cher et de manière plus sure. Mais, on peut sûrement encore s'améliorer, il reste des marges de manœuvre.
Mais, ce processus est en marche sur tous nos réacteurs, même les plus jeunes et a été intégré dans la conception de l'EPR. Donc celui-ci profite de l'expérience d'EDF à travers ses centrales identiques ou presque.

Steph a écrit:

Peut-on imaginer de découvrir dans le futur une méthode qui permette d'accélérer la transmutation des éléments radioactifs et diminuer leur demi-vie?

Oui, il y a plusieurs études là-dessus. Lorsque le gouvernement Jospin avait pris la décision de fermer Super-Phénix, qui était à la pointe de la technologie, et de relancer, en compensation, Phénix pour étudier la transmutation des éléments radioactifs, de nombreux scientifiques qui travaillent sur cette question avait trouvé le choix idiot. Ils auraient préféré gardé Super-Phénix qui aurait pu fonctionner en sous-régénérateur et brûler une quantité assez grosse de déchets (dont du plutonium militaire stocké un peu partout suite aux démantèlements des bombes nucléaires). Surtout que les études faites sur Super-Phénix, à les entendre, auraient été plus représentatives de ce qu'il sera possible de faire dans l'avenir.

Une partie des réacteurs de la IV génération est prévue pour fonctionner avec des "déchets" comme combustible et donc de les transformer en d'autres produits qui auront moins d'énergie en eux et auront donc une vie plus courte. En fait, on n'estimait pas nécessaire de lancer des recherches sur certains produits parce qu'ils n'existaient qu'à l'état de traces et on aurait jamais pu produire suffisamment de combustibles. Or, la production dans les réacteurs est suffisante pour envisager de produire plusieurs réacteurs pour bruler ces produits. On est donc en train d'envisager comment le faire et comment récupérer l'énergie qui sera dissipée.
La majorité de ses produits est sous-critique, ce qui veut dire qu'ils ne peuvent pas générer assez de réactions pour entretenir la pérennité de celles-ci. Il faut donc leur apporter un surplus de réactivité. Ce peut être un accélérateur de particules, ou on peut les mettre en "couverture" à la périphérie d'un réacteur REP normal.
Si on les met en "couverture, ils capteront le flux neutronique qui s'échappe du réacteur et donc limiteront les fuites et transformeront ces fuites en réactions nucléaires génératrices d'énergie. On coupe le réacteur et la radioactivité de la couverture disparait presque totalement.
Pour les versions avec accélérateur de particule, c'est encore plus simple, on coupe l'accélérateur en cas de soucis et il n'y a plus de réactions. Bref, des systèmes qui ne peuvent pas s'emballer puisqu'il suffit de couper le courant pour que toutes les réactions cessent.

On envisage même de se servir de plomb fondu comme caloporteur. En cas de soucis, on "gèle" littéralement le réacteur, et en plus le plomb est une très bonne barrière anti-rayons gamma.

On envisage même de se servir de plomb fondu comme caloporteur.
Y-a pas déjà un sous-marin russe équipé de cette technologie ?
Si ma mémoire est bonne il ne date pas d'hiers en plus, ça ne serais pas les Akula (Dénomination Otan) de première génération ?

EDIT : Erreur de ma part, les Alpha, pas les Akula.
... réacteurs nucléaires refroidis du plomb et d'un mélange eutectique de plomb et de bismuth. Ce type de refroidissement procure un échange calorifique très important entre le réacteur et la turbine permettant d'obtenir une puissance motrice élevée.
Le prototype construit vers 1964 au chantier naval de l'amirauté de Sudomekh à Leningrad ...

Je note aussi LE défaut que j'avais oublié sur cette classe.
Les réacteurs ne seront jamais réapprovisionnés en combustible car ne devant jamais être arrêté au risque de voir le lithium-plombé se solidifier dans les canalisations.

Michel99 a écrit:

Je note aussi LE défaut que j'avais oublié sur cette classe.
Les réacteurs ne seront jamais réapprovisionnés en combustible car ne devant jamais être arrêté au risque de voir le lithium-plombé se solidifier dans les canalisations.

D'après les schémas que j'ai vu, on envisage de mettre le réacteur en bas avec des résistances de chauffage. On mettrait les résistances en fonctionnement, le plomb commencerait à fondre et une convection naturelle s'instaurerait qui permettrait de faire fondre tout le plomb et de redémarrer le réacteur. Reste le soucis du changement de combustible, soit on vidange le plomb d'une manière ou d'une autre, soit on sort le combustible et on met le nouveau en place en gardant le plomb liquide, donc à une température supérieure à 200°C. Les scientifiques planchent sur la question.

J'suis con. Il est évident que sur la terre ferme on a des moyens qu'on ne peut employer sur un système embarqué.

En plus il me semble que tu en avait déjà parlé (le coup des résistances éveille un écho dans ma mémoire).

Il me semble qu'il y a aussi un souci de corrosion mécanique par le débit de plomb en fusion.

En fait, quand j'y repense, les contraintes mécaniques et thermiques doivent êtres incroyables !
Rien qu'imaginer une pompe à plomb en fusion ça fait peur...

Narduccio a écrit:

Si le prix de l'uranium augmente, les stock qui dorment dans les piscines de lLa Hague pourraient devenir exploitables.

Ah Ouai!! a ouai!!! Si on peut nous débarasser de ces cochonnerie

Le Cotentin c'est le seul endroit de France où les vaches paîssent au bord de la mer

Blondie

Michel99 a écrit:

En fait, quand j'y repense, les contraintes mécaniques et thermiques doivent êtres incroyables !
Rien qu'imaginer une pompe à plomb en fusion ça fait peur...

Il est écrit que ca circule par mouvement de convection. Il faut une pompe en plus?

Stephane

Michel99 a écrit:

En fait, quand j'y repense, les contraintes mécaniques et thermiques doivent êtres incroyables !
Rien qu'imaginer une pompe à plomb en fusion ça fait peur...

On pourrait utiliser une partie de la technologie qui a servi pour le sodium en fusion avec bien des contraintes en moins.

Il est écrit que ca circule par mouvement de convection.
Autant pour moi.

Steph a écrit:

Michel99 a écrit:

En fait, quand j'y repense, les contraintes mécaniques et thermiques doivent êtres incroyables !
Rien qu'imaginer une pompe à plomb en fusion ça fait peur...

Il est écrit que ca circule par mouvement de convection. Il faut une pompe en plus?

Stephane

http://fr.wikipedia.org/wiki/Thermosiphon

Steph a écrit:

Il faut une pompe en plus?

Ben, ça dépend. Les chaudières des centrales thermiques classiques fonctionnaient en thermosiphon que l'on nomme aussi convection naturelle ou circulation naturelle. Or, les formules d'échange thermique sont du genre Q=mc delta T°c ou Q représente l'énergie échangée, c, le coefficient d'échange qui dépend du fluide, de la température, de la pression et m, le débit massique. Delta T étant la différence de température aux bornes de l'échangeur de chaleur. Donc, si on veut augmenter la puissance échangée, on peut jouer sur le type de fluide et ses conditions physiques. Usuellement, l'un des meilleurs fluides est l'eau, mais ici, on prend du plomb en fusion. On peut ensuite jouer sur la différence de température, mais il y a des limites et des contraintes. Il reste donc le débit. Or, le débit naturel est limité. Par exemple, un thermosiphon dans un réacteur REP permet d'évacuer environ 10% de l'énergie nominale en fonctionnement du réacteur. C'est pour cela qu'il y a des pompes de circulation et c'est aussi pour cela qu'il y a des protections qui provoquent un arrêt automatique dès que l'on détecte un possible dysfonctionnement sur ces pompes. Donc, pour améliorer l'échange thermique, il est possible que l'on sélectionne un système avec des pompes, mais on peut aussi augmenter la surface d'échange et donc le volume du réacteur. Sachant que les pertes dépendent du volume du réacteur. C'est une espèce de compromis qui va dimensionner l'installation.