L’énergie atomique pour sauver des vies

Les problèmes auxquels nous sommes confrontés

En 2015, les Nations Unies ont adopté 17 objectifs de développement durable (ODD) visant à mettre fin à la pauvreté, à assurer l’accès à la nourriture, à l’eau salubre, à l’énergie, aux soins de santé et à l’éducation, à parvenir à l’égalité des sexes, à assurer à tous un emploi décent, à bâtir une infrastructure résiliente, à réduire les inégalités de revenus, à promouvoir le développement urbain, à établir des modes de consommation et de production durables, à prendre des mesures pour lutter contre les changements climatiques et à mettre en œuvre des cadres, y compris la création d’un partenariat mondial pour le développement durable.

Ce sont là de nobles objectifs. La question se pose, cependant, de savoir comment les Nations Unies et les États Membres aborderont ces questions et quelle importance relative sera accordée aux solutions qui se présenteront.

J’avancerai l’idée que le développement des petits réacteurs modulaires à sels fondus (RSF), notamment à ceux à sels fondus dénaturés, pourrait promouvoir simultanément la réalisation de plusieurs ODD.

Principes de l’énergie atomique

L’une des solutions pour répondre aux problèmes pressants peut être, en fait, l’énergie atomique, mais pas sous sa forme actuelle. Les principes de base de sa production reposent sur la force qui rapproche les parties d’un atome. Si un atome est instable, il essaiera d’atteindre un état plus stable en se divisant. L’atome peut soit être naturellement instable ou l’être lorsque des neutrons sont ajoutés au noyau.

Lorsqu’un atome devient plus instable et libère des particules, il libère aussi de grandes quantités d’énergie qui peuvent être utilisées pour produire suffisamment de chaleur dans un système fermé afin d’alimenter une turbine. Les radiations, qui sont souvent mal comprises, se produisent dans une large mesure naturellement. Il existe plusieurs types de radiations aux effets et aux usages différents.

En ce qui concerne l’énergie nucléaire, trois sources principales suscitent des préoccupations : les ogives nucléaires et leur prolifération, la fusion du cœur et les défaillances des systèmes ainsi que les déchets nucléaires. Toutes ces questions sont pertinentes et doivent être examinées en repensant de manière fondamentale la façon de produire l’énergie atomique.

Les petits réacteurs modulaires à sels fondus

Les réacteurs à sels fondus (RSF) ont principalement été mis au point aux États-Unis entre les années 1950 et 1970. Contrairement aux réacteurs actuels, ils ont offert des solutions uniques aux nombreux problèmes que rencontrent les réacteurs classiques.

  • Les sels étant déjà à l’état fondu, il n’y a aucun risque de fusion. En cas de surchauffe, ils sont évacués dans un système de refroidissement passif.
  • Les produits radioactifs forment des liaisons stables dans le système. Les produits volatils sont constamment éliminés.
  • Les RSF fonctionnent à la pression atmosphérique, rendant impossibles les incidents comme la fusion d’un cœur nucléaire à Fukushima (Japon) en 2011.
  • De nombreux RSF ont la capacité de décomposer les déchets nucléaires existants dans leur conception de convertisseur.
  • Les systèmes RSF peuvent utiliser les matières fissiles plus efficacement que les réacteurs nucléaires standard.
  • Les RSF peuvent être utilisés pour le suivi de charges sans excédent de réactivité en raison de coefficients de vide négatif et de température élevés.
  • Le thorium, une matière fertile pouvant être utilisée dans les RSF, est trois fois plus abondant que l’uranium dans l’écorce terrestre. Le thorium, qui est actuellement traité comme déchet dans quelques mines et qui a une valeur commerciale relativement faible, peut être extrait en utilisant des dragues (par rapport à des méthodes plus invasives) ou même extrait des océans.
  • Les systèmes RSF peuvent fonctionner sous forme dénaturée, ce qui présente moins de risques sur le plan de la prolifération que pour d’autres RSF ou conceptions traditionnelles.
  • Ces modèles peuvent fonctionner en boucles fermées avec une turbine Rankine ou Brayton, éliminant la nécessité d’utiliser de grandes quantités d’eau comme avec les réacteurs actuels.
  • La technologie est modulable, potentiellement modulaire, et peut être développée à grande échelle une fois que la commercialisation est lancée.

La conception de base du RSF


Ces réacteurs sont déclinés en diverses versions, mais le modèle ci-dessous est celui qui a fait l’objet du plus grand nombre d’études et d’expérimentations.

L’un des modèles qui mérite un examen plus approfondi est le réacteur à sels fondus dénaturés qui peut fonctionner comme source de combustible pendant plusieurs années sans intervention humaine. Cela permettrait aussi un déploiement plus rapide, plus sûr de la technologie dans le monde en se préoccupant moins de la prolifération.

Applications des réacteurs à sels fondus

La variété des applications des RSF est peut-être la raison principale pour laquelle cette technologie est développée. Elle a, en effet, la capacité de produire de l’électricité, de l’eau, des isotopes médicaux et de l’énergie pour la production alimentaire, de diminuer les stocks actuels de déchets nucléaires et de fournir de l’électricité dans les zones éloignées, pour ne citer que quelques usages.

L’électricité et l’eau pour tous

Compte tenu de la nature des défis auxquels fait face la planète, il est nécessaire avant tout d’assurer un accès de tous à l’électricité, à l’eau et à l’assainissement. Les RSF ont la capacité unique d’y parvenir. Compte tenu que le système peut utiliser divers types de combustibles, que l’efficacité et l’utilisation des combustibles sont de plusieurs ordres de grandeurs supérieures que celle des réacteurs standard fonctionnant à l’uranium et que la technologie est largement applicable à de très nombreuses utilisations, il est difficile d’écarter  l’idée que les RSF peuvent contribuer au développement futur de l’humanité.

De plus, les matières radioactives étant entièrement éliminées du système de production d’électricité fonctionnant à plus de 100 °C, il sera possible de purifier l’eau et de stériliser les déchets sans excès de chaleur. Cela peut être réalisé dans des régions situées près de l’océan, comme la Californie, et fournir de l’eau salubre pour la consommation humaine.

Réponse aux catastrophes et micro-réseaux

Avec leurs caractéristiques modulaires et modulables, ces réacteurs peuvent être réduits à une taille permettant leur commercialisation et  leur déploiement à grande échelle pour les activités de production d’énergie qui n’ont pas accès à l’infrastructure traditionnelle. Cela comprendrait les bases militaires, les pays en développement et les établissements d’urgence pour répondre aux catastrophes dans les lieux où l’infrastructure a subi des dégâts. Ces réacteurs sont à même d’adapter leur charge, ce qui en fait un candidat idéal pour l’exploitation du réseau à court terme.

Production d’isotopes médicaux

Les isotopes médicaux sont produits par le réacteur et certaines de ses chaînes de désintégration. Ils sont utilisés en médecine, dans la recherche pour le traitement au moyen de particules alpha, pour les radiographies ainsi que dans de nombreuses autres utilisations médicales. Le thorium a déjà fait l’objet d’études au Royaume-Uni. La production de radio-isotopes est également concentrée dans des réacteurs vieillissants au Canada et en Afrique du Sud. La production locale de ces isotopes permettrait une utilisation abordable dans de nombreux pays.

Elimination des déchets nucléaires et prévention de la prolifération nucléaire

Comme mentionné plus haut, les différents modèles de RSF ont des capacités différentes, certains convenant seulement aux déchets nucléaires et à la prolifération. Des entreprises américaines se penchent su r la fabrication de réacteurs « brûleurs ». Ces systèmes sont capables de maintenir une densité électrique plus élevée et utilisent les déchets nucléaires comme source de combustibles pour provoquer la réaction. Cela nous permettrait de réduire les arsenaux et de produire des transuraniens qui représentent une fraction des déchets radioactifs actuels. Nous n’aurions pas à nous soucier de l’ex traction, de la séparation ni de la fabrication de combustibles supplémenta ires et pourrions, au lieu, utiliser l’énergie existante stockée que les réacteurs traditionnels sont incapables d’utiliser.

D’autres RSF visent plus spécialement à empêcher la prolifération nucléaire. Dans les RSF standard conçus pour utiliser deux combustibles fluides, la séparation isotopique est réalisée pour améliorer l’économie de neutrons du réacteur. Cette étape, toutefois, permet au potentiel de séparer ce matériau et de l’utiliser dans les armes atomiques. Cela est réalisable, quoique difficile. Le réacteur à sels fondus dénaturés a été mis au point dans les années 1979-1980 pour remédier à ce problème. Ce système peut être modifié pour utiliser une seule cuve de combustible, sans séparation, aurait une faible incidence sur le taux de conversion de la matière fertile en matière fissile et aurait une quantité d’uranium dénaturé suffisante pour maintenir une composition qui ne conviendrait pas aux bombes nucléaires. Une fois testée et terminée, cette conception pourrait être envoyée partout dans le monde sans craindre des risques de prolifération. Cela pourrait contribuer à fournir de l’électricité et de l’eau à certaines nations qui en ont désespérément besoin.

Utilisations dans l’espace

Enfin, cette technologie peut être étendue à des applications spatiales. Les RSF pourraient être très utiles aux systèmes d’énergie utilisés pour le maintien de la vie humaine ou les missions robotiques dans l’espace. Les systèmes d’énergie, de chauffage et de purification de l’eau pourraient être simplifiés et le réacteur pourrait fonctionner pendant plusieurs années sans intervention humaine. Les eaux usées pourraient être traitées et stérilisées, et donc utilisées pour mettre en place un système durable assurant le maintien de la vie dans l’espace.

La planète et ses habitants font face à de nombreux problèmes. La recherche de solutions peut être une tâche ardue, à fortiori des solutions qui pourraient permettre de réaliser plusieurs objectifs de développement. Utilisée correctement, l’énergie atomique peut sauver des vies et des ressources. Il est temps de procéder à un réexamen fondamental de ses applications et de promouvoir le développement de la recherche atomique à des fins pacifiques. Les RSF font renaître une ancienne idée qui a prouvé être l’un des meilleurs moyens de fournir une énergie sûre, propre pour les millénaires à venir.