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La matière première uranium
L’uranium est la matière première nécessaire à l’exploitation des centrales nucléaires. Il est présent en grandes quantités non seulement partout dans la croûte terrestre, mais aussi dans les océans. En Suisse, les Alpes recèlent davantage d’uranium que le reste du pays. Chacun de nous renferme des traces d’uranium, tout comme notre environnement et de nombreuses eaux minérales. Nous vivons depuis toujours avec l’uranium et la radioactivité. L’uranium est naturel.
L’uranium renferme beaucoup d’énergie
L’uranium possède une très forte densité énergétique. Une centrale nucléaire de 1000 mégawatts comme celle de Gösgen a donc besoin d’environ 20 tonnes seulement (1 mètre cube) d’uranium enrichi par an pour produire quelque 8,5 milliards de kilowattheures d’électricité. En termes de volume, cette quantité d’uranium trouverait facilement place dans un break de classe moyenne, si l’uranium n’était pas si lourd. Pour produire 20 tonnes d’uranium enrichi (la proportion d’uranium 235 y est portée de 0,7 à 5 pour cent), il faut environ 200 tonnes d’uranium naturel (10 mètres cubes).
Les cinq centrales nucléaires suisses produisent quelque 25 milliards de kilowattheures d’électricité par an à partir de 625 tonnes d’uranium naturel environ, ce qui correspond à presque la moitié de la consommation électrique de la Suisse. Pour obtenir par d’autres moyens une telle quantité, il faudrait disposer, pour cela, de:
- 9’100’000 tonnes de houille, livrées dans 180’000 wagons de chemin de fer (installation de référence: Voerde, en Allemagne).
- 4’250’000 tonnes de gaz naturel, livré par des gazoducs de milliers de kilomètres de long (pour être utilisé dans des centrales à cycle combiné de rendement 60 pour cent).
- 220 kilomètres carrés de panneaux solaires, ce qui correspond à une bande d’une largeur de presque 700 mètres allant de Genève au lac de Constance ou à la superficie du canton de Neuchâtel.
- 5500 éoliennes ultramodernes d’une puissance de 2 mégawatts chacune et produisant annuellement 4,5 millions de kilowattheures en position optimale (installation de référence: Mont Croisin). Avec une distance de 250 mètres entre deux mâts, cela correspondrait à cinq rangées d’éoliennes allant de Genève au lac de Constance, dont seules quelques-unes bénéficieraient d’une situation optimale par rapport aux vents.
L’uranium permet donc de produire une quantité d’électricité infiniment plus grande que toutes les autres sources d’énergie. Ainsi, un volume d’uranium égal à celui du combustible brûlé en une heure dans une centrale à charbon suffirait pour exploiter toutes les centrales nucléaires helvétiques pendant un an. Et il suffit de trois à quatre pastilles de combustible de la taille d’une bille de verre pour approvisionner une famille de quatre personnes en électricité pendant un an.
L’uranium est très répandu dans la nature
Une tonne de roches contient, en moyenne mondiale, 2 à 4 grammes d’uranium. L’uranium se rencontre donc aussi souvent que les métaux étain ou tungstène, mais beaucoup plus fréquemment que l’argent, et environ 500 fois plus souvent que l’or. Comme beaucoup d’autres métaux, l’uranium n’est pas présent dans les roches sous forme pure, mais à l’état de minerai d’uranium, combiné avec d’autres éléments. Plus de 200 tels minéraux d’uranium naturels sont connus. L’uraninite, un minéral riche en uranium connu sous le nom de pechblende, est également présente en Suisse et très recherchée par les collectionneurs de minerais.
Là où la croûte terrestre est particulièrement riche en uranium ou en thorium, on peut en général mesurer une augmentation du rayonnement, qui n’est pas due à l’uranium ni au thorium, mais à leurs produits de désintégration plus fortement radioactifs, que ce soit en Bas-Valais, en Forêt-Noire ou dans l’Etat indien du Kerala, où ce rayonnement naturel est jusqu’à vingt fois plus intense que sur le Plateau suisse. Ce qui n’empêche pas que des hommes vivent dans ces lieux comme dans tout autre endroit «normal».
Un grand nombre de pays producteurs et de sources
A la différence du pétrole, on trouve de l’uranium exploitable dans de nombreux pays. Ensemble, les principaux pays producteurs actuels, le Kazakhstan, le Canada et l’Australie, ont apporté les trois quarts de la production mondiale en 2016. Mais la Chine, les Etats-Unis, la Namibie, le Niger, l’Ouzbékistan et la Russie, extraient aussi des quantités d’uranium importantes.
En 2017, l’uranium extrait des mines à couvert plus de 90 pour cent des besoins mondiaux, soit environ 60’000 tonnes. Le reste provenait de stocks ou du désarmement. Après la fin de la guerre froide, les réserves militaires d’uranium des deux principales puissances nucléaires, la Russie et les Etats-Unis, ont été liquidées, la matière susceptible d’être utilisée à des fins d’armement étant très fortement diluée (appauvrie) de façon qu’elle puisse être utilisée uniquement comme combustible pour les centrales nucléaires. Avec cette réutilisation de précieuses matières premières, les centrales nucléaires favorisent le désarmement.
Une autre partie de l’uranium destiné aux centrales nucléaires provient du retraitement (recyclage) du combustible nucléaire usé ou d’un nouvel enrichissement de résidus enrichis. Dans le secteur de l’énergie nucléaire, le recyclage est également un processus judicieux mis à profit par différents pays dans une perspective de protection des ressources et de développement durable. Cependant, un moratoire pour le retraitement, d’une durée de dix ans, était entré en vigueur en Suisse en 2006. Avec la votation population relative à la sortie du nucléaire de mai 2017, le retraitement a été définitivement interdit. Les éléments combustibles usés sont toutefois conservés en lieu sûr et pourront faire l’objet d’un retraitement ultérieur en fonction des prix de l’uranium et de l’évolution politique.
Les centrales nucléaires suisses achètent leur combustible nucléaire sur le marché mondial. Il s’agit d’uranium enrichi soit directement, soit par la technique dite de blending consistant à mélanger de l’uranium à faible teneur en U-235 avec de l’uranium plus fortement enrichi pour atteindre un taux d’enrichissement compatible avec l’utilisation dans une centrale nucléaire.
Les réserves d’uranium suffisent encore pour très longtemps
Il n’existe pas de chiffres sûrs relatifs au volume total des gisements d’uranium exploitables sur la terre ferme car de nombreuses régions intéressantes du point de vue géologique n’ont encore été que peu explorées. L’estimation de ce qui est exploitable varie aussi en fonction du prix du marché et de l’évolution technologique. Les chiffres concernant les réserves mondiales d’uranium se réfèrent donc toujours aux gisements connus aujourd’hui et à un prix de vente de l’uranium pour lequel l’exploitation des gisements est économiquement rentable.
Ainsi, avec la consommation actuelle et un prix du kilo d’uranium de 130 dollars (prix de l’uranium en 2014; il était sensiblement inférieur en 2018), il y a des réserves pour 60 ans dans les gisements d’uranium conventionnels connus. Jusqu’à un prix de 260 dollars le kilo d’uranium, il serait également possible d’exploiter des gisements pour lesquels l’extraction du minerai est plus coûteuse. D’après l’Organisation de coopération et de développement économiques des pays industriels (OCDE), dans le cadre de la consommation actuelle, les réserves d’uranium connues suffiraient pour les 135 prochaines années. A cela s’ajoutent les réserves d’uranium encore présumées et non découvertes, dont on estime qu’elles suffiraient pour au moins 100 ans.
Brûler les ressources fossiles pour produire de l’énergie prive les générations futures de précieuses matières premières, indispensables à l’industrie, à la médecine et à l’agriculture. En revanche, l’uranium est difficilement utilisable à d’autres fins. Il a un rendement extrêmement intéressant en tant que source d’énergie: les coûts de combustible ne représentent qu’un faible pourcentage des coûts de production de l’électricité nucléaire. Un tarif de l’uranium nettement plus élevé n’aurait donc que peu de conséquences sur les prix du courant. Et les réserves mondiales d’uranium sont encore largement suffisantes, même en cas de développement mondial de l’énergie nucléaire. Cela signifie, à l’avenir aussi, une sécurité d’approvisionnement élevée, et à des coûts faibles et stables.
Encore plus d’options pour les combustibles à l’avenir
- Si les réserves conventionnelles se raréfient et si l’uranium devient plus cher, celui-ci pourrait également être obtenu comme sous‑produit de la production d’engrais (phosphates).
- Les terrils des mines d’or et les cendres des centrales à charbon renferment des quantités importantes d’uranium facile à extraire. La durée des réserves atteindrait 500 ans.
- Avec un prix de l’uranium encore plus élevé, même l’extraction à partir d’eau de mer serait rentable: il s’agit d’un procédé que le Japon a déjà expérimenté dans la pratique. Les chercheurs américains développent actuellement un nouveau procédé plus avantageux sur un plan économique. Dans l’état actuel de la technologie, la durée des réserves d’uranium monterait à des milliers d’années.
- La technique moderne des réacteurs ouvre des perspectives entièrement nouvelles pour l’utilisation des combustibles et la durée des réserves. Les «surrégénérateurs rapides», déjà expérimentés techniquement à grande échelle, peuvent produire plus de 50 fois d’énergie à partir de l’uranium que les installations actuelles. Avec de tels surgénérateurs, la durée des réserves d’uranium extractible à faible coût atteindrait des dizaines de milliers d’années.
- Enfin, le thorium, que l’on rencontre trois fois plus souvent dans la nature que l’uranium, pourrait également être utilisé comme combustible. Actuellement, ce sont surtout l’Inde et la Chine qui ont des programmes à long terme pour la conception de réacteurs capables d’utiliser le thorium. Pour en savoir plus sur ce thème, cliquez ici.
Extraction de l’uranium dans le respect de l’homme et de la nature
Dans les mines, l’uranium est souvent un sous-produit de l’extraction d’autres matières premières, comme le cuivre, l’argent, l’or ou le vanadium. En 2017, environ quatre pour cent de l’uranium ont été produits de la sorte. Et 46 pour cent supplémentaires ont été extraits de gisements souterrains ou à ciel ouvert. La moitié de l’uranium extrait est actuellement obtenu par ce que l’on appelle la lixiviation in situ. Ce procédé consiste à extraire l’uranium des roches environnantes au moyen d’un liquide pompé à travers des puits précédemment forés.
De nos jours, les mines les plus fournies du monde se trouvent au Canada (McArthur River et Cigar Lake, extraction en mine souterraine), au Kazakhstan Tortkuduk&Myunkum et Inkai, in situ), en Australie (Olympic Dam, sous‑produit de l’extraction souterraine) et au Niger (Arlit, extraction à ciel ouvert) Niger.
Aujourd’hui, la prise de conscience environnementale des sociétés minières est généralement forte. Les atteintes à l’environnement et à la santé des collaborateurs sont réduites au minimum possible. Les mineurs qui travaillent dans les mines souterraines sont spécialement équipés. En fonction du lieu d’intervention sont utilisés appareils respiratoires, tenues de protection et outils télécommandés.
Toutes les mines d’uranium sont placées sous la surveillance des autorités nationales. Beaucoup respectent la norme internationale de management environnemental ISO 14001 et sont certifiées en conséquence. Elles s’engagent ainsi à protéger l’homme et l’environnement contre les influences nuisibles et à restaurer le paysage naturel à l’issue de l’exploitation des mines. De même, le processus de certification de la prise de conscience de leur responsabilité sociale par de nombreuses sociétés minières est en cours. La plupart des centrales nucléaires sont également certifiées selon la norme ISO 14001. Elles s’engagent ainsi, entre autres, à veiller à la compatibilité environnementale de leurs fournisseurs.
Traitement scrupuleux des déchets
L’extraction de l’uranium, comme celle de n’importe quel autre minerai, génère des résidus. De plus, les produits naturels de filiation de l’uranium (tels que le thorium, le radium et le radon) émettent des rayonnements. Il faut donc traiter les déchets avec beaucoup de prudence.
Les déchets rocheux sont triés, les plus gros morceaux étant soit stockés en tas, soit remis dans la mine. Les boues provenant du traitement sont pompées dans des bassins recouverts d’eau pour faire écran à un éventuel rayonnement. A l’arrêt de l’exploitation, ces bassins sont remplis d’argile et de terre, ce qui permet au rayonnement de surface de baisser pour revenir au niveau environnant naturel.