Cercle Frédéric Bastiat - Les dîners-débats
Compte rendu de la soirée du 14 juin 2003 avec
Jean-Pierre Mustelier
Lumières Landaises n° 48.
La figure 1 montre qu'il existe actuellement 448 réacteurs nucléaires de différents types en fonctionnement dans le monde. On y voit leur répartition dans les 30 pays qui en possèdent, et la position exceptionnelle de la France, deuxième producteur après les USA.
Les réacteurs sont principalement installés dans les pays occidentaux, les pays de l'ex-URSS, le Japon, la Corée-du-Sud et Taïwan, tous arrivés à degré important de développement. Par contre la part du nucléaire est extrêmement faible dans les pays en voie de développement et à forte population telle que la Chine, l'Inde, l'Indonésie, l'Amérique latine, le Pakistan etc.
La figure 2 montre la part que les réacteurs nucléaires prennent dans la production d'électricité dans les différents pays du monde, et la position toute particulière de la France. Ces réacteurs produisent en moyenne au total environ 18 % de l'électricité mondiale, ce qui représente 7 % de l'énergie primaire.
A l'exception de deux accidents majeurs, l'accident de Three Miles Island aux USA et celui de Tchernobyl en Ukraine, ces réacteurs fonctionnent de façon remarquable.
En France par exemple, la durée de fonctionnement autorisée par les autorités de sûreté (indépendantes de EDF) était à l'origine de 25 ans. Au vu des résultats des examens de contrôle, les autorités ont donné leur accord pour prolonger leurs autorisations à 40 ans. Et l'on sait que cette autorisation pourra aller jusqu'à 60 ans pour pas mal d'entre eux.
Les coûts de production du kilowatt-heure des réacteurs nucléaire sont largement compétitifs, permettant à EDF d'exporter chez nos voisins 10 à 15 % de sa production..
On peut donc affirmer que les centrales nucléaires sont l'un des moyens actuels les plus éprouvés et les plus fiables de produire de l'électricité.
Les données qui suivent sont empruntées principalement à M. Pierre René Bauquis, ancien directeur de la Stratégie et de la Planification du groupe Total, et professeur à l'Ecole nationale supérieure du pétrole et des moteurs.
La figure 3 donne une estimation de l'évolution de la population mondiale ainsi que celle des pays industrialisés depuis 1800 jusqu'en 2100. Ces chiffres laissent présager une population aux alentours de 10 milliards d'habitants en 2100 (pour 6 milliards en l'an 2000). Cette croissance se produit surtout dans les pays en voie de développement, les pays actuellement « industrialisés » plafonnants à une valeur inférieure à 2 milliards.
Il est banal de rappeler que cette croissance de la population du monde s'est accompagnée d'une croissance considérablement plus importante de la consommation d'énergie primaire comme le montre la figure 4 : un facteur 8 entre 1900 et 2000.
La croissance de la consommation mondiale en électricité a suivi depuis cinquante ans un rythme encore beaucoup plus rapide, et ceci en raison notamment de concentration sans cesse accrue de la population dans des agglomérations de plus en plus gigantesques.
La figure 5 met en perspective la consommation en tonne équivalent pétrole (tep) par habitant et par an des pays de l'OCDE et des zones en voie de développement telles que l'Afrique, l'Asie hors Chine, la Chine, l'Amérique latine. Les disparités sont énormes, de l'ordre d'un facteur 6 à 9.
Les disparités de consommation d'électricité sont données dans le diagramme de droite. Elles sont analogues mais l'écart , d'un facteur 10, est encore plus grand
Comment imaginer que notre petite planète puisse vivre en harmonie et en paix aussi longtemps que des écarts aussi choquants existeront entre nations, en ce qui concerne la satisfaction des besoins élémentaires que sont l'alimentation, l'eau potable, le logement, les soins médicaux, l'éducation, etc...? Et tout cela nécessite de l'énergie.
C'est ainsi que la plupart des prévisionnistes proposent «des objectifs raisonnables de consommation pour la population mondiale » en 2020, 2050, et même 2100.
| Années | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 2000 | 2020 | 2050 | 2100 | ||
| Population du monde (milliards) | 6,0 | 7,5 | 8,0 | 10,0 | |
| Consommation totale d'énergie (Gigatep) | 9,0 | 14,0 | 18,0 | 23,0 | |
| Dont | Pétrole | 3,7 | 5,0 | 3,5 | 1,5 |
| Gaz | 2,1 | 4,0 | 4,5 | 2,0 | |
| Charbon | 2,2 | 3,0 | 4,5 | 4,5 | |
| Nucléaire | 0,6 | 1,0 | 4,0 | 12,0 | |
| Renouvelables | 0,7 | 1,0 | 1,5 | 3,0 | |
| Dont | Energies consommées pour les transports | 1,9 | 2,7 | 3,4 | 4,2 |
| 20 % | 19 % | 19 % | 18 % | ||
La figure 6 présente un scénario de ce type :
Il s'agit là d'une augmentation modérée, très inférieure aux rythmes de croissance que nous avons connus jusqu'ici. En effet la consommation par habitant serait donc limitée en moyenne à 2,3 tep par habitant et par an, sachant que les pays de l'OCDE consomment déjà aujourd'hui 4,7. Mais sachant aussi que les pays en voie de développement sont inférieurs à 1 tep.
La figure 6 donne également une illustration de la façon dont la production d'énergie primaire pourrait être développée pour correspondre aux consommations du scénario précédent
La production d'énergie des sources fossiles passe par un maximum pour décroître par la suite, notamment à cause de l'engagement des différents pays a limiter leurs rejets en gaz carbonique. Le scénario présenté est cependant loin de remplir les critères de la conférence de Kyoto.
En ce qui concerne le charbon, la croissance est relativement faible non seulement en raison de l'effet de serre, (rejets de gaz carbonique lors de sa combustion et de méthane lors de son extraction), mais également aux rejets de soufre, d'oxydes d'azote et de cendres des foyers domestiques. Le charbon est également pénalisé par le coût très élevé de son transport par terre. (Problème de la Chine continentale)
En ce qui concerne le pétrole, ce produit qui a presque toutes les qualités, le problème des réserves est particulièrement sensible et bien entendu les experts sont loin d'être d'accord. Il semble cependant que si les réserves « prouvées » se maintiennent comme toujours entre 30 et 50 ans, les réserves mondiales ultimes de bruts conventionnels, telles qu'estimées par les différents acteurs, ont cessé d'augmenter depuis 1973, signe inéluctable d'un déclin proche.
En ce qui concerne le gaz naturel il n'existe pas de consensus sur les ressources ultimes, ni même sur la façon de les évaluer, mais l'on s'accorde cependant pour dire qu'elles ne sont pas infinies et qu'une réduction de la production est à envisager à partir de 2050.
Dernière remarque sur cette figure, et non des moindres, le secteur des transports , en croissance rapide, et pour lequel le pétrole est presque irremplaçable aujourd'hui, représenterait dès 2050 une consommation égale à la totalité de la production de pétrole. D'où l'intérêt des études menées sur l'utilisation de l'hydrogène. Mais n'oublions pas que l'hydrogène n'est pas une énergie primaire et exige d'autres sources d'énergie pour être produite.
Leur part, pourtant en très forte croissance, apparaît comme relativement limitée. La figure 7 tente une prévision.
| Puissance installée (Mégawatts) | Electricité générée (Téraw/an) | Puissance installée (Gtep.équiv/an) | Disponibilité % | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1995 | 2050 | 1995 | 2050 | 1995 | 2050 | ||
| Hydraulique | 700 000 | 1 000 000 | 2 400 | 3 000 | 0,5000 | 0,60 | 35 |
| Eolien | 5 000 | 200 000 | 10 | 500 | 0,0020 | 0,10 | 28 |
| Biomasse | 10 000 | 100 000 | 50 | 500 | 0,0100 | 0,10 | 50 |
| Géothermie | 7 000 | 20 000 | 30 | 100 | 0,0060 | 0,02 | 57 |
| Solaire photovoltaïque | 600 | 30 000 | 1 | 100 | 0,0002 | 0,02 | 38 |
| Solaire thermique | - | - | 10 | 50 | 0,0020 | 0,01 | |
| Total | 722 600 | 1 350 000 | 2501 | 4250 | 0,5100 | 0,90 | |
| % Electricité totale | 19% | 10% | |||||
Actuellement seule l'énergie hydraulique est largement utilisée. Comme cette forme d'énergie ne peut plus beaucoup se développer dans la plupart des pays, c'est donc vers les autres formes d'énergies renouvelables qu'il faut se tourner.
La place que pourrait prendre ces énergies dans le prochain siècle est un sujet des plus controversés. Elles sont actuellement en plein décollage, avec parfois des taux d'accroissement très élevés, de 20 ou même 30 % par an sur certaines filières telles que le solaire photovoltaïque, l'énergie éolienne, ou les biocarburants. C'est donc un moment particulièrement difficile pour évaluer un développement à long terme, en évitant le piège des extrapolations faciles.
Chacune de ces énergies présente des domaines d'application particuliers, des avantages et souvent des inconvénients spécifiques, mais leur compétitivité à ce stade de développement n'est absolument pas assurée, et pour que leur développement se poursuive la collectivité devra subventionner considérablement non seulement les coûts de recherche mais aussi les coûts de production. Cela vient en particulier de leur faible densité énergétique (la place occupée par kwh produit. Voir figure 12).
A terme, il apparaît donc impossible de se passer du nucléaire, même si la construction de centrales nucléaires est pour l'instant abandonnée dans les pays occidentaux sous la pression de l'opinion. Il faut toutefois remarquer que 35 réacteurs nucléaires sont actuellement en construction dans le monde, selon les modèles déjà existants (réacteurs à eau sous pression, réacteurs bouillants, réacteurs à eau lourde), qui ont fait leurs preuves.
| CARACTERISTIQUES | AVANTAGES | INCONVENIENTS | COMMENTAIRES |
|---|---|---|---|
| Produit essentiellement de l'électricité | Energie aux usages multiples | Se prête mal à l'utilisation directe dans les transports | Ne peut remplacer les hydrocarbures, au moins dans cette tranche d'utilisation, qui représente 20% des besoins en énergie |
| Coût de l'énergie produite | Compétivité | Investissements élevés | Fonctionnement en base |
| Disponibilité | >80% | Insensible aux aléas climatiques | |
| Sensibilité du coût de production au prix de l'uranium naturel | <1% | Le prix de l'uranium peut augmenter sans effet notable sur le coût de l'énergie produite. | |
| Taille unitaire des installations de production | Grandes puissances unitaires (1000 MW) | Réacteurs de petite puissance non compétitif | Mal adaptée pour pays en voie de développement sauf pour les grandes concentrations urbaines. |
| Diversité des approvisionnements | Ressources en uranium bien diversifiée | Le prix de l'uranium est indépendant de celui du pétrole | |
| Production de CO² | 0 | Aucun effet de serre | |
| Production de déchets | Très faible volume | Radioactivité élevée et longue durée de vie | Handicap principal actuel de l'énergie nucléaire |
| Effets d'irradiation direct | <1% à la radioactivité naturelle | ||
| Risques d'accidents radioactifs | <1 par million d'années | Effet considérable | Risque décroissant avec l'amélioration de la sûreté |
| Sensibilité aux attentats et à la malveillance | Comparables à d'autres industries sensibles | Protection en constante amélioration |
Ils sont résumés dans le tableau de la figure 8, dont voici les points les plus importants :
En France, le constructeur Areva-Framatome profite de la pause actuelle pour concevoir en collaboration avec la société Siemens, le réacteur ERP (Européan Reactor Project), qui bénéficie de nombreuses améliorations en matière de fiabilité et de sûreté.
En parallèle les constructeurs américains et russes concurrents sur le marché mondial alignent également des modèles améliorés à des prix compétitifs .
Pour l'avenir plus lointain, un programme initié par les Américains, « Génération IV », rassemble actuellement dix pays : la France, la Grande-Bretagne, la Suisse, la Corée-du-Sud, le Japon, l'Afrique du Sud , le Canada, le Brésil, l'Argentine. Il se propose de développer une nouvelle génération de systèmes nucléaires qui pourraient être opérationnels à l'horizon 2030. Six concepts ont été retenus dès à présent par Generation IV :
Les concepts retenus répondent à des critères définis de durabilité, sûreté et fiabilité, économie, non-prolifération, et protection physique. Tous ces réacteurs sont envisagés avec un cycle du combustible fermé, c'est-à-dire avec du retraitement très poussé des combustibles, et réutilisation du plutonium. Trois d'entre eux sont des concepts à flux de neutrons rapides permettant d'utiliser l'uranium appauvri et prolongeant ainsi d'au moins 1000 ans les réserves d'uranium.
Autre concept retenu, le réacteur très haute température permettant d'autres applications que l'électricité, notamment la production d'hydrogène.
Le choix des concepts de Generation IV étant arrêté, la recherche-développement va maintenant s'organiser dans un partage international du travail parmi les pays membres.
Ce programme de recherche-développement ne se veut pas contradictoire avec la poursuite de la construction de réacteurs nucléaires de la génération précédente pour au moins trente ans.
Les nouveaux réacteurs devraient se substituer aux précédents par la suite.
Comme il fallait s'y attendre, la discussion a porté surtout sur la sécurité, les déchets et la radioactivité. Concernant la sécurité, le nucléaire suit le chemin tracé par toutes les autres activités dangereuses de l'homme, par exemple l'électricité, l'automobile, ou l'aviation, que l'analyse et l'expérience rendent de plus en plus sûres. La radioactivité des déchets pose toutefois des problèmes spécifiques.
| Type de déchets | Quantité par habitant (kg par an) |
|---|---|
| Déchets ménagers (ordures ménagères de déchets domestiques divers etc.) |
360 |
| Déchets agricoles (vinyle, plastique, rebuts de culture etc.) |
7 300 |
| Déchets industriels (déchets métalliques, poudres déchets technologiques) |
3 000 |
| Total déchets non nucléaires | 10 660 |
| dont déchets classés toxiques | 100 |
| Déchets nucléaires (conditionnés pour le stockage) |
1,2 |
| dont déchets à vie longue (conditionnés sous forme de verre) |
0,01 |
La figure 9 représente la production totale en France de déchets par habitant et par an. Pour 10 000 kilos de déchets de toute nature produit en France par habitant, l'ensemble des déchets nucléaire représente une quantité d'un kilo parmi laquelle 10 grammes de déchets radioactifs à vie longue déjà dilués et conditionnés sous forme de verre.
Malgré les très faibles quantités représentées, le stockage de ces déchets pose un problème de société majeur en raison du principe de précaution vis-à-vis de nos descendants.
Rappelons que l'on distingue parmi ces déchets :
-- ceux qui ne contiennent que des radioéléments à vie courte, dont la radioactivité aura pratiquement disparu au bout d'environ 300 ans, dits déchets A. Ces déchets, qui représentent la plus grande partie du total, sont généralement enrobés de ciment , placés à l'intérieur de conteneurs étanches en béton ou en acier strictement contrôlés et répertoriés. Ceux-ci sont alors disposés dans les alvéoles en béton d'un stockage de surface recouvert d'une couche multicouche, comportant notamment une membrane bitumineuse et au-dessus une couche de terre végétale engazonnée. Ce stockage de surface peut être facilement surveillé pendant 300 ans.
La France dispose de deux sites de stockages de surface de déchets A, l'un actuellement plein situé dans la Manche, l'autre en cours d'exploitation situé dans l'Aube.
-- ceux , en faibles quantités qui contiennent l'essentiel des radioéléments à vie longue, dits déchets C .
Ces déchets constituent de loin le problème majeur de la gestion des déchets radioactifs engendrés par la production nucléaire , car ils contiennent la plus grande partie de la radioactivité (99,5 % pour l'activité alpha, et 97,5 % pour l'activité bèta - gamma).
De plus ces déchets gardent leur radioactivité pendant des périodes très importantes
La figure 10 représente l'évolution de l'activité des déchets de catégorie C en fonction du temps. La courbe supérieure concerne les déchets (combustibles usés des réacteurs nucléaires) placés sans retraitement en stockage
La courbe inférieure représente les mêmes déchets après extraction du plutonium par le retraitement.
La droite horizontale représente l'activité de référence de la même quantité d'uranium naturel.
On constate que le retraitement, en enlevant le plutonium, raccourcit notablement le temps de décroissance de la radioactivité
Compte tenu de leur très longue durée de décroissance, il apparaît préférable pour le futur, plutôt que les stocker en surface, de les placer dans un stockage géologique de grande profondeur. Cette solution suppose bien entendu le choix d'une structure géologique stable, aussi peu sismique que possible, avec de très faibles circulations d'eau.
En France, la loi sur le nucléaire de 1991 prévoit qu'une solution définitive sur la méthode et le site de stockage sera prise en 2006
Dans les pays qui ne pratiquent pas le retraitement des combustibles, les éléments combustibles usés sont enfermés dans des containers en cuivre épais placés à leur tour dans des alvéoles de bétons spéciaux destinés à être placés dans les stockage souterrains.
Dans le cas de la France et partiellement de l'Allemagne, du Japon, de la Belgique et du Royaume-Uni, le combustible est retraité. Les déchets de haute activité provenant du retraitement sont vitrifiés et prennent ainsi la forme de blocs de verres spéciaux. Ces blocs de verre sont eux-mêmes placé dans des containers en inox puis dans des alvéoles en béton . Il sont actuellement stockés sur le site de retraitement avant stockage profond.
Enfin certains déchets qui contiennent des radioéléments à vie longue en très faibles quantités, dits déchets B subissent différents traitements de réduction de volume pour rejoindre ensuite le sort des déchets C
Les rayonnements émis par les substances radioactives sont imperceptibles aux sens, alors qu'une exposition abusive peut provoquer des cancers ou même entraîner la mort. Ils font donc peur. Mais tout est affaire de degré.
La radioactivité est partout présente dans l'univers. Elle a toujours existé sur la terre, où elle était beaucoup plus intense dans le passé, et elle y fut peut-être l'un des facteurs qui ont conditionné l'évolution des espèces vivantes.
Nous vivons sans nous en rendre compte dans un environnement radioactif. Dans l'organisme de chacun d'entre nous se produisent en moyenne 8000 désintégrations radioactives par seconde.
La figure 11 illustre l'origine de la radioactivité naturelle moyenne en France à laquelle nous sommes soumis. Une grande partie de cette radioactivité provient de causes dont nous sommes pas maîtres. Il y a du radon dans l'air que nous respirons, notamment à proximité des centrales à charbon. La médecine représente une composante importante de l'irradiation supplémentaire que nous subissons.
La radioactivité supplémentaire à laquelle sont soumises les personnes qui vivent à côté d'une installation nucléaire en France est largement inférieure au centième de la radioactivité naturelle ambiante.
La radioactivité naturelle est sujette à des variations considérables selon les endroits du globe. Il existe des régions, comme le Kérala en Inde, où son intensité est trente fois supérieure à ce qu'elle est en France, sans qu'on ait pu déceler un excès de cancers, dans les populations qui y vivent depuis des générations, malgré des études épidémiologiques importantes.
Toutes ces irradiations se mesurent avec une efficacité et une précision qui dépasse celle des mesures de tous les poisons existants. Un nombre très important d'organismes officiels dans le monde se penchent sur la toxicité du nucléaire. Cette somme de connaissances, échangées régulièrement dans un grands nombre de congrès, font que cette toxicité est bien connue
Vous entendrez dire que tout supplément de radioactivité par rapport à la radioactivité naturelle, si faible soit-il, est à proscrire car il est la source d'un cancer potentiel pour ne pas dire des mutations génétiques.
L' Académie de Médecine française n'a cessé de s'élever contre de telles allégations. Elle a même contesté le bien fondé des règlements internationaux imposant une réduction supplémentaire des limites acceptables pour les travailleurs, le public, et les aliments. En effet, dans toute cellule vivante sont constamment en oeuvre des mécanismes de réparation efficaces, et il existe sans doute en conséquence de ces réparations des effets de seuil de toxicité.
On peut illustrer ce débat de la façon suivante : si vous vous fumez quatre-vingts cigarettes par jour pendant quarante ans il y a fort à parier que vous aurez un cancer du poumon i;: la probabilité est voisine de 1. Or certains affirment que si quatre-vingts personnes fument une cigarette par jour pendant quarante ans, cela produira également un cancer du poumon parmi elles. Ce qui est faux. C'est en utilisant cette notion sans aucune nuance que certains présentent par exemple régulièrement des évaluations du nombre de victimes de Tchernobyl dépourvues de tout fondement physique mesurable.
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