L’uranium s’épuisera dans 60 ans! Vrai ou faux?

Bonjour cher lecteur

Un argument que j’entends souvent dans la bouche de personnes qui rejettent le nucléaire est que, à l’instar des énergies fossiles (pétrole, gaz et charbon) :

Les réserves en uranium de notre planète ne sont pas renouvelables et donc pas inépuisables. Au bout d’un certain temps on n’en aura plus. Alors, t’as quoi à répondre à ça ?

En général, suite à cet argument massue, je me recroqueville en position fœtale et je pleure une dizaine de minute.

Mais aujourd’hui je vais prendre le taureau par les cornes. Certes, un jour, il n’y aura plus d’uranium sur Terre pour faire fonctionner les centrales nucléaires (les centrales actuelles utilisent la fission nucléaire, retenez bien car plus tard on évoquera la fusion). Cependant, si ce jour arrive dans 5 milliards d’années c’est pas très grave vu que le Soleil aura détruit toute forme de vie sur Terre (géante rouge tout ça). En revanche, si ce jour fatidique arrive dans 30 ans c’est plutôt moche pour EDF qui vient de se payer un EPR tout neuf à Flamanville dont la durée de vie prévue est de 60 ans.

Pour m’aider dans ma tâche je vais m’aider de l’entremetteur à l’oiseau bleu qui me permet d’accéder à un corpus de publications scientifiques qui traitent du sujet.

Il y a combien d’uranium sur Terre ?

known deposits - initial content - cortado

Sur l’ensemble des gisements identifiés, la situation est relativement claire. Certes, il y a des incertitudes sur les quantités exactes mais rien qui remette en cause les résultats du graphique ci-dessous qui apparaît dans une des publications du corpus.

world U resources.png

Les ressources en uranium sur les gisements identifiés et déclarés auprès de l’AIEA (Agence Internationale de l’Energie Atomique) sont estimées à environ 55 millions de tonnes (graphique de droite).

De plus, le travail réalisé dans cette publication estime qu’en Amérique du Sud, en Asie et au Moyen Orient, il doit exister d’importants gisements pas encore découverts, notamment en profondeur.

Selon cette publication, il nous resterait donc pour environ 1000 ans (984 ans pour être précis) de consommation d’uranium plus le bonus des nouveaux gisements qui seront découverts. On table sur du 1500 – 2000 ans ?

Bon ben c’est réglé. Le temps de consommer tout l’uranium on aura d’autres technologies en pagaille pour remplacer la fission nucléaire.

Merci, de rien, au revoir messieurs dames.

Objection !

objection

C’est un peu court jeune homme.

Et oui. On ne peut pas limiter notre analyse à l’unique publication que j’aborde plus haut.

2 raisons à cela :

  • Cette première analyse suppose que la consommation d’uranium restera, pendant 2000 ans, égale à celle de 2014.
  • Elle suppose également que tout l’uranium de la planète peut être exploité, et ce, sans perte et sans aucune considération économique.

Ces 2 hypothèses sont évidemment fausses.

Pas la peine de sortir votre bazooka pour dynamiter, disperser ou ventiler les auteurs de la publication que j’ai utilisé plus haut. Ces 2 limites apparaissent clairement dans leur développement. C’est juste moi qui ai masqué l’info pour un effet plus théâtral.

Raffinons mes amis

En ce qui concerne la première hypothèse, ce même corpus de publication en présente plusieurs qui se focalisent sur la demande, la production et le prix de l’uranium.

On y trouve les graphiques suivants.

forecast amount of uranium discovered and developed

On a 2 scénarios extrêmes (« Low case » et « High case ») présentés dans la partie gauche du tableau. La réalité se trouve probablement entre les 2. Le premier, « Low case », est que la consommation d’uranium reste stable auquel cas l’hypothèse 1 serait vrai (au moins jusqu’en 2035). Le second, « High case », est une augmentation linéaire de la consommation (consommation de 104.7 ktU en 2035) auquel cas, en supposant que la pente de la droite se maintient, on consommerait les 55.33 MtU de notre planète en environ 200 ans (avec les nouvelles découvertes de gisements, tablons sur du 300 ans).

Même dans le pire scénario, on a quand même 300 ans d’uranium devant nous. Ça laisse le temps de voir venir.

Tiens, il semblerait que le petit graphique ci-dessus aborde également la question du prix dans la partie de droite. On ne va pas rentrer dans l’explication de ce graphique car ça compliquerait inutilement notre analyse mais, pour ceux qui veulent y voir plus clair, il est à la page 39 du corpus (explications en pages 37 et 38).

On va donc s’attaquer sans tarder à la 2ème hypothèse.

Quelle proportion des ressources en uranium est exploitable ?

L’AIEA a proposé une classification pour les ressources en uranium. Vu que tout le monde semble l’utiliser, on va également se baser là-dessus.

RAR.png

Pour l’instant, toutes les centrales nucléaires du monde fonctionnent avec de l’uranium issu de gisements classés RAR (Reasonably Assured Resources). Les gisements RAR sont le fin du fin de ce qui se fait de mieux en matière de gisement : facilement cartographié, techniquement facile d’accès, extraction peu couteuse. Bref, un gisement RAR permet un prix de l’uranium très bas (70 $/kg en 2016).

Les gisements classés « Inferred Resources » possèdent globalement les mêmes qualités mais en un peu moins bien. Du coup, ils sont utilisables mais leur utilisation provoquerait immédiatement une hausse du prix de l’uranium.

Les autres gisements sont soit pas bien cartographiés (on n’est pas sûr de la quantité d’uranium qu’ils possèdent), soit difficiles à extraire en raison du terrain ou de la profondeur ou toute autre raison qui les rend, pour l’instant non viable économiquement.

Les quantités disponibles pour les 2 premières catégories sont estimées dans le « Livre rouge ». Rien à voir avec Mao Tse-Toung puisqu’il s’agit d’un ouvrage de l’Oncle Sam. Le « Red Book » (en Version Originale) est une estimation par les américains (Nuclear Energy Agency : Autorité de Sûreté Nucléaire Américaine) des ressources mondiales en uranium économiquement viables.

En prenant en compte les gisements connus ils arrivent à la conclusion que nous disposons de 10.2 millions de tonnes d’uranium permettant un coût de l’uranium inférieur à 260 $/kg. Avec les technologies de minage actuelles, la quantité utilisable passe à 7.6 millions de tonnes à cause des pertes.

Là ça se gâte un peu.

Dans l’hypothèse 1 de consommation d’uranium stable on en aurait pour 135 ans selon les yankees. Selon L’Atome De Savoie ça serait 129 mais on ne va pas chipoter, c’est kifkif. En revanche dans l’hypothèse 2 « High Case » passé l’an de grâce 2080 c’est fini, nibe, walou.

A oui ! En fait à la fin du siècle Greenpeace pourra célébrer sa victoire. On n’aura plus d’uranium donc on sortira définitivement du nucléaire, c’est bien ça ?

ha-ha-ha-vraiment-trs-drle-

L’Atome contre-attaque

Certes, l’hypothèse « High case » donne des perspectives peu reluisantes pour le nucléaire

MAIS

Souvenons-nous qu’il s’agit du pire scénario et qu’on se retrouvera sans doute entre le scénario « High case » et le « Low case » soit un épuisement des ressources RAR plus « Inferred Resources » entre 2080 et 2150.

Moui, c’est un peu mieux mais bon, pas sûr que ça justifie de construire des EPR en masse.

C’est pas faux.

La survie de la filière nucléaire passera donc par des innovations technologiques. Parlons donc des innovations qui permettront de repousser la pénurie d’uranium.

Des méthodes d’exploration et d’extraction plus performantes et moins cher

Ici le but est d’optimiser au maximum les ressources mondiales en uranium. Pour cela il nous faudra des technologies qui permettent, d’une part, de découvrir tous les gisements d’uranium de la planète et, d’autre part, d’extraire tout cet uranium avec un minimum de pertes.

Le but est de tirer profit des gisements qui ne sont ni RAR ni « Inferred Resources ». On veut pouvoir récupérer une bonne partie des fameux 55 millions de tonnes totaux et des gisements pas encore découverts et pas seulement les 10.2 millions de tonne les plus rentables.

De nouveaux réacteurs qui utilisent mieux le combustible

Les réacteurs nucléaires actuels utilisent la fission de l’isotope 235 de l’uranium qui représente 0.5% de l’uranium naturel. Les 99.5% restant ne sont pas utilisés.

Que fait-on des 99.5% restant, me demanderez-vous ?

Euh… en fait euh…comment dire… Rien.

Ah ! Si ! On les stocke.

Cependant, il existe des technologies qui permettent d’utiliser ces 99.5% restant : les réacteurs à neutrons rapides. Il y a plusieurs technologies à l’étude : réacteurs au sodium (renseignez-vous sur le projet ASTRID), au plomb, à sels fondus, à l’hélium et j’en passe…

Ces concepts sont plus ou moins avancés et permettent d’utiliser 100% de l’uranium. En gros, on multiplierait par 200 l’énergie crée avec 1 kg d’uranium et, dans un tel scénario, on aurait plusieurs milliers d’années d’uranium devant nous.

Ça n’est pas de la science-fiction. De tels réacteurs ont déjà été construits. En France on a eu Phénix et Superphénix (preuve en photo ci-dessous) qui ont bel et bien produit de l’électrivité pendant leur fonctionnement. D’autres pays ont également déjà construit des réacteurs à neutrons rapides.

Superphenix.jpg

Le souci est que ces technologies ne sont pas tout à fait mûres pour un déploiement industriel. Elles demandent des investissements importants pour lever certaines barrières technologiques qu’elles posent encore (notamment en termes de sûreté) et c’est pourquoi, il est aujourd’hui plus rentable pour une entreprise comme EDF de consommer 0.5% de l’uranium que de développer en urgence et à grands frais les réacteurs à neutrons rapides.

De plus, il faudrait repenser une bonne partie du cycle du combustible (fabrication et retraitement) et ca coûte très cher. Pour l’instant, le prix relativement bas de l’uranium ne justifie pas de tels investissements.

Quand le prix de l’uranium augmentera, ce chemin prendra de l’ampleur.

Un nouveau combustible

Ici, le but est d’utiliser un autre élément que l’uranium comme combustible des centrales nucléaires. Le meilleur candidat est le thorium.

Il est écrit dans le Livre Rouge que les ressources connues en thorium sont d’un peu plus de 6 millions de tonnes. Cependant, le thorium n’étant pratiquement pas utilisé à l’heure actuelle, peu d’efforts sont faits pour découvrir de nouveaux gisements.

D’ailleurs le thorium est en réalité 4 fois plus abondant que l’uranium sur Terre.

Ce point se couple au point précédent car les réacteurs à neutrons rapides sont d’excellents candidats pour utiliser le thorium.

On aurait encore pour plusieurs milliers d’années d’utilisation.

Je vous mets une petite photo d’un réacteur expérimental américain qui a fonctionné au thorium pour vous montrer que, même si on est loin du déploiment industriel, ca n’est pas une totale utopie. Ce réacteur ne produisait pas d’électricité.

MSRE.png

Utiliser une autre réaction nucléaire

On ne peut pas se quitter sans évoquer la fusion nucléaire. Au lieu de fissionner un noyau lourd (uranium typiquement), on en fait fusionner 2 légers (hydrogène).

Ça marche super bien et l’hydrogène est extrêmement abondant sur Terre. En vrai, le mieux c’est d’utiliser l’hydrogène 2 et l’hydrogène 3 (deuterium et tritium respectivement) qu’il faut fabriquer mais c’est pas grave car on sait faire.

Par contre la réaction de fusion nucléaire se fait à plusieurs millions de degrés et aucune cuve d’aucun métal ne résiste à de telles températures. C’est ballot n’est-ce pas ?

Il faut donc maintenir l’hydrogène en suspension avec un champ magnétique pour pas qu’il ne touche les murs. C’est chaud mais, en théorie, ça ce fait… En théorie…

En pratique ça reste à démontrer. C’est l’objectif du projet ITER en construction à Cadarache.

Là, les échelles de temps sont incertaines. Comptons sur plus de 100 ans avant de voir le déploiement industriel de la fusion nucléaire.

Conclusion

D’après notre analyse, l’humanité dispose donc d’entre 60 et 130 ans d’uranium en fonction du scénario plus un peu de rab en fonction des découvertes de nouveaux gisements. On ajoute encore un peu de rab si on réussit à diminuer les pertes lors de l’extraction.

Cependant, ce qui va se passer c’est que lorsque le prix de l’uranium augmentera (dans 30 ou 50 ans?), les industriels mettront le paquet pour déployer une flotte de réacteurs nucléaires à neutrons rapides pour consommer la totalité de l’uranium disponible et pas seulement les 0.5% actuels. Ils devront également construire les installations pour produire et retraiter le combustible de tels réacteurs (c’est pas compliqué et on sait faire mais ca coûte cher à grande échelle). La technologie est pratiquement prête et, pour le coup, on pourrait tenir des milliers d’années (sauf croissance exponentielle de la demande). Les plus jeunes d’entre vous connaitront sans doute cette Evolution.

On pourra également utiliser le thorium qui est 4 fois plus abondant que l’uranium.

Pour la fusion nucléaire à l’échelle industrielle, un jour peut-être sera-ce réalité. Là, ça sera de l’énergie quasi illimitée. Par contre, il faudrait vivre vraiment très vieux pour connaitre cette Révolution.

Du coup, à court termes, le réacteur EPR est une option viable (comme l’a annoncé le président lors de sa présentation de la programmation pluriannuelle de l’énergie) mais il faut se dépêcher car dans pas longtemps le prix de l’uranium va augmenter et il faudra changer de technologie.

A bientôt pour de nouvelles aventures atomiques.

 

PS: Lors de la rédaction de cet article j’ai utilisé le Red Book édition 2016. Il y a une édition 2018 mais vu qu’elle est parue mi-décembre, ma recherche bibliographique étant finie, je ne me suis aperçu de sa publication qu’au moment de sortir mon article. Bon, c’est quand même peu probable qu’en 2 ans les ressources en uranium soient divisées ou multipliées par 10.

Publicités

3 commentaires sur “L’uranium s’épuisera dans 60 ans! Vrai ou faux?

Répondre

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l'aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion /  Changer )

Photo Google

Vous commentez à l'aide de votre compte Google. Déconnexion /  Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l'aide de votre compte Twitter. Déconnexion /  Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l'aide de votre compte Facebook. Déconnexion /  Changer )

Connexion à %s