Il est ironique de constater qu'au moment o ù la séparation du plutonium à des fins militaires se termine, celle du plutonium pour les programmes civils subit une expansion sans précédent. Bien loin d'être "un dividende de la paix", le retraitement commercial est un édifice de croyances et d'engagements techniques érigé il y a plusieurs décennies. Si, il y a quelques années, le retraitement commercial semblait voué à une mort lente mais certaine parce qu'il était trop coûteux et peu populaire, le contexte a changé depuis ces deux dernières années. Cet article propose une explication sur l'ampleur et les justifications du retraitement civil, ainsi qu'une analyse des changements actuellement en cours dans l'industrie internationale du retraitement.

Qu'est-ce que le retraitement?

À l'heure actuelle la grande majorité des réacteurs nucléaires utilise l'uranium enrichi comme combustible. L'uranium-235, qui est fissile, est irradié et fissionné dans le réacteur pour produire de la chaleur. Le combustible usé, très chaud et très radioactif est déchargé du réacteur. La chaleur et la radioactivité résultent de la désintégration des nouveaux éléments radioactifs produit durant la production d'énergie nucléaire.

Ensuite, le combustible irradié doit être entreposé en lieu sûr, généralement sous l'eau, pour lui permettre de se refroidir. Il y a deux choix possibles pour la gestion à long terme du combustible irradié. On peut, soit continuer d'entreposer le combustible, et peut-être même finalement s'en débarrasser comme d'un déchet (l'évacuation directe), soit traiter le combustible chimiquement pour séparer les éléments qui le constituent (le cycle "fermé"). Le retraitement est la séparation chimique du plutonium (0,2 à 1 % en poids) et de l'uranium (95-96 %) des produits de fission et autres déchets à longue durée de vie (3-4 %) contenus dans le combustible irradié. À ce jour, environ un tiers du combustible irradié déchargé des réacteurs nucléaires a été retraité, le reste est entreposé en attendant d'être définitivement mis hors circuit.

Justification du retraitement

Pour raconter l'évolution du retraitement civil, il est nécessaire de connaître non seulement le contexte technologique et industriel, mais aussi les présupposés et les convictions qui ont fait marcher cette activité. Le retraitement est l'exemple type de technologie coûteuse. Par exemple, le temps nécessaire entre la conception et l'ouverture de l'usine de retraitement, THORP, à Sellafield (Royaume-Uni) a été de 20 ans.i La construction de l'usine a coûté environ 4 milliards de dollars. Les technologies qui consomment beaucoup de fonds publics ont besoin d'une logique solide. Au cours des années, alors que les conditions et perceptions changent, cette logique a aussi besoin de changer.

Les justifications du retraitement civil se divisent à peu près en trois périodes. Pendant la première période, depuis les années 60 jusqu'au milieu des années 70, le retraitement fut considéré comme la seule option viable pour la gestion de la plupart des combustibles irradiés. Le recyclage du plutonium dans des réacteurs à neutrons rapides ("surgénérateurs") était considéré comme un aspect essentiel de la croissance à long terme de la puissance nucléaire, fournissant une garantie à la demande d'énergie à une époque de pénurie d'énergie. Ainsi, ce recyclage du plutonium libérerait le potentiel énergétique contenu dans l'uranium-238 plus abondant mais qui ne fissionne pas en quantités importantes dans les réacteurs conventionnels.

Pendant la deuxième période, du milieu des années 70 à la fin des années 80, les arguments économiques et stratégiques en faveur du retraitement ont peu à peu perdu leurs justifications. La demande d'énergie nucléaire a augmenté plus lentement que prévu et, loin de se faire rare, l'uranium se montrait relativement plus abondant. Les bas prix de l'uranium ont sapé les arguments économiques en faveur du plutonium dont le prix réel a beaucoup augmenté à cause de l'escalade du prix du retraitement. Pendant ce temps, bien que d'énormes quantités de fonds publics aient été dépensées pour la recherche et le développement, la commercialisation des surgénérateurs est demeurée un rêve lointain, en grande partie à cause des grandes difficultés techniques associées aux surgénérateurs. Pendant cette période , les risques de prolifération liés à cette "économie du plutonium", sont devenus un sérieux problème international. Depuis le milieu des années 70, les États-Unis ont, de fait, eu une politique s'opposant au retraitement civil. Les justifications en faveur du retraitement se sont donc appuyées de moins en moins sur la valeur du plutonium comme combustible et plus sur l'affirmation que le retraitement procurait plus d'avantages écologiques que l'autre alternative pour la gestion du combustible irradié: le stockage et l'évacuation directe.

À l'heure actuelle, le stockage suivi de l'évacuation directe ont été choisis par la plupart des pays pour la gestion du combustible irradié. Le retraitement a survécu principalement à cause de l'inertie des engagements pris durant les années 70 et 80. Dans le futur, cette industrie sera probablement limitée à un noyau réduit de pays: la France, le Royaume-Uni, le Japon, la Russie, et peut-être l'Inde. Malgré cette direction nettement sur le déclin, les justifications économiques, de sécurité et écologiques en faveur de retraitement sont en train d'être restructurées.

L'évolution du retraitement civil

Le retraitement civil est resté l'apanage des états possédant l'arme nucléaire qui, dès le départ, ont conçu un avantage commercial jamais abandonné. Aujourd'hui il n'y a que quatre usines importantes de retraitement civil dans le monde: La Hague et Marcoule en France; Windscale/Sellafield au Royaume-Uni; et Chelyabinsk-65/Ozersk en Russie. À ce jour, plus de 95 % du retraitement civil a été fait dans ces quatre sites. Ces usines sont les centres d'une filière mondiale de la gestion du combustible dans laquelle le combustible irradié est envoyé depuis les réacteurs jusqu'aux usines de retraitement; les éléments séparés (l'uranium, le plutonium et les déchets) sont normalement renvoyés par contrat au propriétaire du combustible. Un certain nombre d'usines plus petites ont aussi fonctionné. La carte, à la page 9, présente les usines principales dans le monde.

La technologie du retraitement et le principe du traitement chimique du combustible irradié ont été hérités des programmes de fabrication de la bombe atomique. Au Royaume-Uni et en France, les usines de retraitement de Windscale (maintenant Sellafield) et de Marcoule, qui au départ étaient destinées à la production de plutonium militaire ont été aussi utilisées pour fabriquer du combustible pour les réacteurs civils Magnox ou UNGG (Uranium naturel graphite-gaz). Le combustible métallique en provenance de ces premiers réacteurs refroidis au gaz subissait une corrosion rapide quand il était entreposé sous l'eau. En l'absence d'installations de stockage à sec, un retraitement rapide du combustible de cette filière de réacteurs était donc nécessaire pour la sécurité des personnes et la protection de l'environnement. La quasi totalité du combustible irradié Magnox a été retraitée. L'arrêt des réacteurs en France, en Espagne, au Japon et au Royaume-Uni amèneront la fin du retraitement du combustible Magnox vers 2010. À ce jour environ 40 000 tonnes de combustible Magnox ont été retraitées, dont à peu près 80 % à l'usine B205 à Windscale/Sellafield.

Le combustible oxyde des réacteurs avancés refroidis au gaz (ARG) et des réacteurs à eau ordinaire (LWR) peut être entreposé pour des périodes plus longues. Cette filière de réacteurs dépend donc moins du retraitement. De plus il a fallu des usines pour le retraitement de ce combustible . La mise en place du retraitement du combustible oxyde a été de ce fait plus lente.

Le retraitement du combustible oxyde a fait ses débuts en 1966 à l'usine de Nuclear Fuel Services à West Valley dans l'état de New York et dans la petite usine Eurochemic en Belgique. Un atelier de tête qui préparait le combustible oxyde pour les stades de séparation à B205 commença à fonctionner à Windscale en 1969. Aucune de ces usines a fonctionné longtemps. L'usine de West Valley a été fermée pour raisons commerciales en 1972, l'usine de Windscale a été fermée à la suite d'un accident en 1973 et l'usine Eurochemic a suivi en 1975 après le retrait de ses partenaires allemands et français.

La crise de l'énergie en 1973 et 1974 a eu comme conséquence d'accorder à l'énergie nucléaire une plus grande place dans la politique de l'énergie. On affirmait qu'à long terme l'énergie nucléaire serait fondée sur les réacteurs à neutrons rapides alimentés en plutonium, parce que la croissance prévue de la capacité nucléaire ne serait pas satisfaite par les ressources actuelles d'uranium. Pendant une brève période, le retraitement et la commercialisation des réacteurs à neutrons rapides ont guidé la politique de l'énergie dans de nombreux pays.

Ces nouvelles possibilités ont été exploitées par le British Nuclear Fuels Ltd. (BNFL) et par Cogéma, les compagnies étatiques anglaise et française de retraitement. Elles ont lancé d'ambitieux projets pour intensifier le retraitement à Sellafield et à La Hague. Ces usines avaient pour but d'assurer les besoins domestiques et étrangers, et en 1978 -1979, des contrats engageant chaque partie ont été signés avec des compagnies d'électricité européennes et japonaises. Plus de 60 % de la production des 10 premières années de ces deux usines ont été vendus à des compagnies d'électricité étrangères qui ont financé par avance la construction de UP3 et THORP. UP3 a démarré en 1990, alors que UP-800 et THORP ont démarré en 1994.

Des programmes de retraitement ont été mis en place dans d'autres pays, notamment en Allemagne et au Japon. Ces deux pays ont commencé à faire fonctionner des installations pilotes de retraitement dans les 70(WAK à Karlsruhe en Allemagne et Tokai-mura au Japon) et ont conçu des projets pour d'importantes usines commerciales. Le programme allemand a survécu jusqu'à 1989 et a été annulé à cause de son coût et de son manque de soutien populaire. Le retraitement japonais a progressé plus lentement que prévu, en partie à cause de l'hostilité de la communauté internationale. La construction d'une usine commerciale à Rokkasho-mura a commencé en 1992 avec des plans de fonctionnement en très grande partie basés sur la technologie française.

Les années 70 ont aussi vu la création d'un régime distinct de gestion du combustible irradié engagé par l'Union soviétique. Le cycle du combustible des réacteurs de construction soviétique était contrôlé de façon centralisée, en partie comme mesure de non-prolifération par le "Ministry of Atomic Power and Industry"(MAPI devenu plus tard Minatom). Le combustible irradié en provenance de la série 440 (VVER-440) des réacteurs à eau pressurisée (REP) dans l'ex-Union soviétique, l'Europe de l'Est et la Finlande était systématiquement envoyé à Chelyabinsk-65/Ozersk pour le retraitement. Selon des accords intergouvernementaux, la reprise du combustible irradié était gratuite. Le plutonium séparé du combustible irradié était entreposé por son utilisation anticipée dans les surgénérateurs.

La situation actuelle

Deux régimes parallèles de retraitement existent aujourd'hui: le système euro-japonais; et le système russe.

Le système euro-japonais, concentré sur La Hague et Sellafield, est presque achevé. Le retraitement du combustible Magnox continue sans interruption à Sellafield à un rythme d'environ 1 000 tonnes par an, alors que la cadence totale de production pour le retraitement du combustible oxyde en France et en Grande-Bretagne atteindra environ 2 350 tonnes en 1998 quand THORP arrivera à sa capacité maximale. Ces trois usines traitent le combustible provenant d'environ 150 réacteurs de neuf pays (y compris le Royaume-Uni et la France). La petite usine de Tokai, au Japon, avec une capacité annuelle d'environ 100 tonnes s'ajoute à ces usines principales.

Il faudrait adjoindre à cette filière, en 2003, une usine d'une capacité annuelle de 800 tonnes à Rokkasho-muro au Japon. Cependant la politique du plutonium au Japon est en cours de réévaluation à la suite d'un accident survenu au surgénérateur de Monju en décembre 1995. Le coût de la construction de l'usine de Rokkasho (1,88 billions de yen, ou environ 17 milliards de dollars) a obligé les compagnies d'électricité à réexaminer leur stratégie de gestion du combustible irradié. Il est très possible que l'usine ne soit pas achevée.

Deux autres facteurs se sont ajoutés au régime euro-japonais. L'échec des surgénérateurs au début des années 80 a obligé les compagnies d'électricité de considérer d'autres voies pour la gestion du plutonium. Bien que ce soit une façon bien moins efficace d'utiliser le plutonium, le recyclage dans des réacteurs "thermiques" traditionnels a été adopté par les compagnies d'électricité en Belgique, en France, en Allemagne, en Suisse et au Japon comme moyen d'éviter les dépenses et les difficultés de stockage du plutonium. Pour permettre le recyclage du plutonium dans les réacteurs thermiques, des usines de fabrication de combustibles oxydes mixtes (MOX) ont été construites en Belgique (Dessel PO, opérationnelle à échelle industrielle depuis 1986), en France (Melox, opérationnelle depuis 1995) et au Royaume-Uni (SMP, qui démarrera en 1997). Les compagnies d'électricité ont aussi eu besoin d'obtenir l'autorisation d'utiliser le combustible MOX dans leurs réacteurs. Bien que techniquement possible, l'introduction de combustible de plutonium s'est avérée politiquement controversée dans plusieurs pays, y compris en Allemagne et au Japon. Les goulots d'étranglement au niveau de la fabrication du combustible MOX et de son chargement présentent toujours des obstacles au régime euro-japonais de retraitement-recyclage.

La survie de cette filière industrielle au-delà de 2005 dépendra de nouvelles demandes pour les services de retraitement. Les compagnies d'électricité ont de plus en plus tourné leur dos au retraitement en faveur de la voie, moins chère et moins problématique, du stockage-évacuation directe du combustible. À l'avenir, la poursuite d'une demande continue pour le retraitement est possible au Royaume-Uni (combustible Magnox), en France et au Japon. Ailleurs les capacités de stockage prolongé du combustible seront mises en place. La question reste ouverte de savoir si l'industrialisation rapide des économies asiatiques deviendra plus dépendante de l'énergie nucléaire. Cela pourrait provoquer une nouvelle demande pour le retraitement.

La filière russe du retraitement a été très touchée par l'effondrement de l'Union soviétique. De 1990 à 1994 le rendement annuel de l'usine RT-1 a été d'environ 100 tonnes. Il y a eu une légère amélioration en 1995 et 1996 à la suite de contrats avec la Finlande, la Hongrie et l'Ukraine. Néanmoins, presque tous les clients non russes de Chelyabinsk ont maintenant mis sur pied une politique de stockage du combustible irradié, alors qu'entre temps les exploitants des réacteurs russes ne paient pas leurs factures. L'avenir de l'usine dépend de la faible possibilité d'attirer de nouveaux clients étrangers.

Résumé du retraitement du combustible: 1960-1995

En 1995, 17 tonnes de plutonium ont été séparées dans des usines civiles de retraitement. Sur ces 17 tonnes, un peu moins de 8 tonnes ont servi à fabriquer du combustible MOX; le reste a été entreposé. Un des héritages tenaces du retraitement civil est l'entreposage de presque tous les matériaux (plutonium et uranium) récupérés du combustible irradié. Près des trois-quarts du plutonium séparé à ce jour restent entreposés. Les inventaires de plutonium civil les plus importants sont au Royaume-Uni (49 tonnes), en France (55 tonnes), et en Russie (environ 30 tonnes). Le tableau 2 présente un sommaire des inventaires mondiaux de plutonium à la fin de l'année 1995. A cette époque un total de 190 tonnes de plutonium, au total, avaient été séparées dans les usines de retraitement civil.

L'évolution du contexte du retraitement

Bien que du point de vue commercial la situation du retraitement ne soit pas brillante, un certain nombre de facteurs contrariants ont fait surface depuis les quelques dernières années, qui transforment l'état d'esprit des compagnies d'électricité et des gouvernements vis-à-vis du retraitement.

Le premier de ces facteurs est le problème de l'agrandissement de la capacité de stockage du combustible irradié, auquel les compagnies d'électricité ont de plus en plus à faire face dans de nombreux pays. Ce problème est lié aux longs délais et à l'incertitude qui entourent les programmes de dépôt des déchets radioactifs. Naturellement, les gens qui vivent près des centrales nucléaires voient d'un mauvais œil ces centrales se transformer en sites de stockage à long terme du combustible irradié. De plus, les organisations de protection de l'environnement qui considèrent le stockage du combustible irradié comme le tendon d'Achille de l'industrie nucléaire pensent que si elles pouvaient bloquer l'entreposage du combustible irradié, elles pourraient forcer les centrales nucléaires à fermer. Malheureusement, la réplique des compagnies d'électricité, en Allemagne et ailleurs, a été de reprendre les négociations avec les compagnies de retraitement comme la seule solution.

Le second facteur est le changement des programmes de surgénérateurs en programmes de partition et de transmutation. La partition est assimilable à la séparation dans des usines de retraitement de type avancé: on sépare le plutonium et l'uranium des matériaux radioactifs qui représentent un risque à long terme. Ces matériaux seraient ensuite "transmutés" par irradiation soit dans des réacteurs, soit dans des convertisseurs à accélération. Ce procédé aurait pour résultat de les "casser" en éléments à durée de vie plus courte qui pourraient être entreposés et évacués comme déchets à vie courte de faible activité. Ces programmes sont justifiés comme un moyen de résoudre le problème de l'enfouissement à long terme et certains partisans du retraitement y voient une occasion en or.

Le troisième facteur est le démantèlement des armes nucléaires et la récupération du plutonium et de l'uranium tres enrichi des têtes nucléaires. D'un certain point de vue cela représente une menace pour les entreprises de retraitement. La disponibilité de nouveaux stocks importants de plutonium et d'uranium mettent à mal la logique qui soutend la poursuite de la séparation par retraitement commercial, d'autant plus que d'importants stocks civils existent déjà. Malgré cela, il y a deux avantages possibles pour les entreprises de retraitement qui sont aussi les principaux fabricants de combustible MOX. Le recyclage dans les centrales civiles est devenu l'option privilégiée, en Russie, pour la gestion du plutonium et de l'uranium militaires. Cette option est aussi considérée sérieusement aux États-Unis. Les programmes pour l'utilisation civile du plutonium (dans le combustible MOX ) et de l'uranium militaires dans le combustible MOX nécessitent la construction d'une infrastructure industrielle et des subventions pour les activités commerciales. Cela aura comme résultat de renforcer l'industrie du retraitement. Ces programmes de fabrication de MOX avec du plutonium en provenance des armes a aussi l'avantage de donner l'impression de transformer des "épées en charrues", légitimant ainsi cette activité.

Conclusions

Une industrie mondiale de retraitement civil a été construite depuis le milieu des années 60. Aujourd'hui ce système répond aux besoins en combustible d'environ un tiers des réacteurs dans le monde. Á l'avenir, la place du retraitement en tant que gestion du combustible devrait décliner. Cependant, bien que la logique et la viabilité commerciale sous-jacentes à cette industrie, durant les 20 dernières années, soient ébranlées, cette industrie a du ressort. Ce serait une erreur de la sous-estimer. Cette industrie domine l'offre plutôt qu'elle est dominée par la demande. L'avenir du retraitement dépendra finalement d'un éventuel accord sur le choix de l'alternative principale à la gestion du combustible irradié: l'entreposage provisoire suivit de l'évacuation définitive.