L’amélioration de l’efficacité énergétique dans le nucléaire : de Zoé à Génération IV l’utilisation de l’uranium Christophe BEHAR Directeur de l’Énergie Nucléaire

Exploitation d’ASTRID Les générations de réacteurs 1950 1970 1990 2010 2030 2050 2070 2090 Generation I Generation II UNGG CHOOZ Generation III REP 900 REP 1300 N4 EPR Flamanville EPR 2020 Generation IV ASTRID Construction Exploitation des RNR Conception Exploitation d’ASTRID Retour d’expérience

L’uranium une ressource qui va devenir rare !! Durée de vie des ressources énergétiques (au rythme actuel de production et de consommation) 155 65 40 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Charbon Gaz Pétrole Uranium Années Assez bien réparti, mais 3 grandes zones: -Amérique du Nord (minerais très riches, CIGAR LAKE, >10%!) -KAZAKHSTAN (in situ leaching) -Australie (qqs mines « monstres », Uranium-cuivre) Source : AEN/NEA 2008 « Perspectives de l’énergie nucléaire »

La consommation en U naturel dans les différentes générations de réacteurs (sans recyclage des matières valorisables) Une utilisation assez médiocre de l’uranium naturel, soit moins de 1% avec les réacteurs actuels

Quels moyens pour améliorer l’efficacité de l’utilisation de l’uranium Des moyens d’action de divers ordres déjà mis en œuvre: En réacteur : le fractionnement des recharges le recyclage Hors réacteur le taux de rejet à l’enrichissement l’exploitation des matières fissiles déjà produites Des moyens d’action à concevoir via la conception des réacteurs : en limitant les pertes de neutrons en augmentant le rendement en augmentant le facteur de conversion (REL-HFC ? - RNR)  Par ses actions de recherche, le CEA a contribué aux progrès de la génération actuelle Gain potentiel quelques dizaines% Gain potentiel très important

Les réacteurs à neutrons rapides Et pour la suite ? Les réacteurs à neutrons rapides

Les Réacteurs à Neutrons Rapides (RNR)  Recyclage total des matières (U –Pu)  Préservation de la ressource en U  Appropriation du nucléaire dans l’opinion publique  Séparation/transmutation des actinides mineurs en RNR dans le cadre de la loi du 28 juin 2006 sur la Gestion durable des déchets et matières radioactives

Les «trois mines » d’uranium Concentration Conversion Mines Uranium Naturel Enrichissement © CEA Uranium de retraitement Uranium Appauvri Stockage HAVL vitrifiés Plutonium MAVL compactés Fabrication combustibles UOx Déchets ultimes AM PF Entreposage Fabrication combustibles MOX FMA-VC Combustible usé Usine de Traitement Réacteur Entreposage MOX usé

Dans un réacteur à eau légère, pour 1 GWe x an, il faut: Vers une efficacité accrue avec les réacteurs à neutrons rapides 200 t Unat 20 t U 5% 180 t Uapp Réacteur REL Enrichissement Rendement ~ 0.5% 1 t 235U Dans un réacteur à neutrons rapides, il faut seulement converti en plutonium et régénéré Rendement > à 80 % 1 t 238 U (Uapp, Unat, Urt) Dans un réacteur à eau légère, pour 1 GWe x an, il faut: Durée de vie des ressources énergétiques (au rythme actuel de production et de consommation) 155 65 40 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Charbon Gaz Pétrole Uranium Années > à 3000 Uranium avec Réacteurs à Neutrons rapides

Une meilleure efficacité en termes de gestion des déchets  Diminuer la radiotoxicité à long terme et la charge thermique des déchets ultimes Voie future avec recyclage Voie actuelle avec recyclage Voie sans recyclage Radio toxicité intrinsèque du déchet ultime La transmutation est un processus lent et complexe, pour lequel les systèmes à neutrons rapides sont plus appropriés. La fraction de fission est plus élevée dans un Réacteur à Neutrons Rapides [from INL]

Conclusions Un gain significatif de la génération 1 à la génération 4