Une seconde chance

« Utiliser l’énergie nucléaire, c’est comme décoller en avion sans savoir s’il y aura une piste d’atterrissage à l’arrivée. » C’est la comparaison qu’avait faite Jo Leinen, responsable politique allemand du SPD, dans les années 80.

Bon, pourrait-on penser, une piste d’atterrissage, ça se construit. Le consensus international – que partage la Suisse – est actuellement le suivant : la solution la plus sûre et la plus simple est le dépôt en couches géologiques profondes. L’avion atterrit et reste au sol pour toujours. Fin de l’histoire. Mais ne vaudrait-il pas beaucoup mieux que l’avion ne fasse qu’une simple escale ?

Le recyclage est un principe tout à fait logique. Nous utilisons des bouteilles en verre, une fois vides, nous les recyclons, puis nous fabriquons de nouvelles bouteilles à partir du verre fondu. Ainsi, le vieux verre devient une matière valorisable. On pourrait alors se demander : pourquoi ne pas faire de même avec les déchets nucléaires ? Après tout, une barre de combustible usée contient encore environ 95 pour cent d’uranium. Comment se fait-il qu’en 2026, en ayant toute la connaissance de l’humanité à disposition dans notre téléphone mobile, nous n’ayons pas trouvé de meilleure solution que de considérer cet uranium comme un déchet et de l’enfouir à grande profondeur dans une immense et coûteuse caverne ?

235 et 238, le fêtard et le trouble-fête

Pour bien comprendre cette problématique, revenons brièvement sur les bancs de l’école. Les réacteurs nucléaires conventionnels utilisent de l’uranium. L’uranium est un minerai relativement abondant, blanc argenté comme le fer, mais très lourd, plus lourd que le plomb. Cet élément a été baptisé uranium parce qu’il a été découvert en 1789, peu après la découverte de la planète Uranus. C’est aussi le résultat de phénomènes cosmiques : des fusions d’étoiles à neutrons ou des explosions de supernovae – des étoiles géantes en fin de vie –, longtemps avant la naissance de notre système solaire. Notre planète Terre est donc née avec une quantité fixe d’uranium. Pour produire de l’énergie nucléaire, on utilise l’isotope uranium 235. Celui-ci ne se trouve toutefois jamais seul dans la nature, mais est toujours associé à l’isotope uranium 238 et représente tout juste 0,7 pour cent de l’uranium naturel total. Lorsqu’un neutron le percute, l’atome se scinde et libère de l’énergie. Pour simplifier, imaginons que l’uranium 235 soit le « fêtard » de la bande. Ce fêtard a toutefois ses préférences : il réagit surtout aux neutrons lents, ceux qui arrivent tranquillement. Pour rester dans notre métaphore, l’uranium 235 aime les « beats lents ». Les neutrons rapides – les « beats de techno » – le traversent sans provoquer de réaction : il ne se scinde pas, n’« entre pas dans la danse ». L’uranium 238, lui, se comporte différemment. Il absorbe volontiers les neutrons, qu’ils soient rapides ou lents, mais sans produire de fission. C’est le « rabat‑joie de la soirée », « le trouble-fête ». Dans un réacteur nucléaire, une barre de combustible composée de 95 pour cent d’uranium 238 et de 5 pour cent d’uranium 235 est bombardée de neutrons. Les neutrons lents provoquent la fission du « fêtard » uranium 235, ce qui libère une chaleur considérable. Cette chaleur sert ensuite à produire de la vapeur, qui fait tourner une turbine et génère de l’électricité. Chaque fission libère aussi de nouveaux neutrons, qui vont à leur tour percuter d’autres atomes d’uranium 235. La réaction se propage ainsi, comme une fête qui s’emballe, c’est ce qu’on appelle une réaction en chaîne.

La grande fatigue

Après trois à cinq ans, un peu moins de la moitié des atomes fêtards ont été fissionnés : ils gisent désormais, épuisés, dans un coin du club. Ce qu’ils ont laissé derrière eux, c’est une atmosphère extrêmement toxique au sens propre. Leur déchaînement a produit des produits de fission, très radioactifs et très chauds, mais qui, pour la plupart, se désintègrent relativement vite. Sur la piste, ils avaient fini par gêner tout le monde, ruinant l’ambiance. À cause d’eux, même les derniers atomes fêtards n’avaient plus envie de continuer la soirée. À cela s’ajoute une grande quantité d’uranium 238, l’éternel trouble‑fête. Certains de ces atomes ont été frappés par les neutrons qui volaient dans tous les sens : ils les ont absorbés et se sont transformés en plutonium. Or le plutonium, avec son rayonnement alpha, est hautement toxique, a une très longue demi-vie et est beaucoup plus réactif que l’uranium 235. C’est le consommateur de cocaïne, celui qui refuse obstinément que la fête s’arrête et qui, à chaque nouveau track, danse plus frénétiquement que tous les autres.

Magnifique, pourrait-on penser : tout en produisant de l’énergie, on fabrique un élément qui est lui-même très, très énergétique. Ne serait-il pas possible d’utiliser ce plutonium pour alimenter des réacteurs nucléaires ? La réponse est : oui et non. Non, car un réacteur fonctionnant uniquement au plutonium serait presque impossible à contrôler, tant sa réactivité est élevée. Lors d’une « fête » à base d’uranium 235, il y a toujours quelques atomes qui mettent un peu plus de temps à « sentir le beat » : ils ne s’emballent pas immédiatement, ce qui permet de maintenir l’ambiance à un niveau gérable. Avec le plutonium, en revanche, presque tout le monde s’emballe instantanément. C’est précisément pour cette raison que le plutonium, beaucoup plus compact et « nerveux » que l’uranium 235, convient si bien à la fabrication d’armes nucléaires.

À l’origine des surgénérateurs, il y avait l’idée du recyclage

Venons-en au « oui » de la réponse. Pour cela, nous nous rendons à La Hague, en Normandie. Une région magnifique avec une nature préservée, des maisons en pierre et la mer qui libère un vaste estran à marée basse et revient avec de puissantes vagues à marée haute. C’est dans ce paysage idyllique que se trouve le plus grand site industriel au monde de recyclage de barres de combustible usées. Ce complexe géant s’étendant sur quelque 300 hectares est exploité par le groupe nucléaire Orano, détenu majoritairement par l’État français.

À son entrée en service en 1966, son objectif n’était pas du tout le recyclage des déchets nucléaires : après la Seconde Guerre mondiale, Charles de Gaulle voulait construire la bombe atomique française. Pour la Force de frappe, le programme d’armement nucléaire français, La Hague devait alors extraire le plutonium des barres de combustible de réacteurs nucléaires construits spécialement à cet effet. Ceux-ci ne produisaient pas d’électricité, mais uniquement du plutonium à usage militaire.

Au début des années 70, La Hague a reçu un nouveau mandat : il s’agissait alors de retraiter des barres de combustible provenant de centrales nucléaires civiles. Non pas pour des raisons de durabilité, mais parce qu’on craignait qu’avec la crise pétrolière et le boom du nucléaire des années 70, l’uranium ne vienne rapidement à manquer. Mais on avait le plutonium !

L’idée était plutôt géniale : utiliser l’élément le plus réactif, , le plutonium, et le mélanger avec l’uranium 238, le trouble‑fête abondamment présent dans les déchets. Lorsqu’il se fissure, le plutonium libère de l’énergie et, en parallèle, les neutrons qu’il émet peuvent convertir l’uranium 238 en nouveau plutonium.

Mais cela ne fonctionne pas avec les réacteurs nucléaires classiques, car ils sont refroidis à l’eau, un milieu qui, en plus d’évacuer la chaleur, ralentit fortement les neutrons. Or, pour que l’uranium‑238 capture un neutron et se transforme en plutonium, il faut des neutrons rapides. Dans notre métaphore : l’uranium‑238 ne réagit qu’à une vraie techno‑rave, pas à des beats tranquilles. C’est dans ce but qu’ont été développés les surgénérateurs (ironiquement, nous reviendrons plus tard sur ce concept, lorsque nous porterons un regard vers l‘avenir ).

Les surgénérateurs fonctionnent comme une centrale nucléaire normale, mais ils utilisent, pour le refroidissement, un fluide qui freine moins les neutrons que l’eau, afin que l’uranium 238 absorbe davantage de neutrons pour générer du nouveau plutonium.

Aussitôt dit, aussitôt fait : en 1973, le Phénix est entré en service, suivi, en 1986, du Superphénix, qui était à l’époque le fleuron incontesté de l’industrie nucléaire mondiale, refroidi au sodium liquide. Mais la désillusion ne s’est pas fait attendre : les réacteurs étaient régulièrement confrontés à des fuites du système de refroidissement. Pendant toute sa durée de vie de douze ans, Superphénix a fonctionné à pleine puissance pendant tout juste 278 jours, en raison de fuites de sodium et de pannes techniques. Un gouffre financier incontrôlable qui a coûté des milliards.

Les déchets nucléaires du monde entier arrivent à La Hague, sur la côte atlantique française

Et c’est ainsi que le centre de La Hague est devenu ce qu’il est aujourd’hui : une usine de tri des déchets nucléaires. Dès l’entrée de l’immeuble administratif, on constate que le recyclage est pris très au sérieux : on y trouve un carton dans lequel on peut déposer les lunettes qu’on n’utilise plus.

Il est huit heures du matin, une foule se presse devant l’immense site du plus grand employeur de la région. Nous faisons la queue devant les multiples contrôles de sécurité, discutons joyeusement d’une file à l’autre, avec le personnel chargé de la sécurité et les pompiers – les seuls en France à pouvoir porter une arme, comme nous le fait remarquer, non sans fierté, notre guide. Après nous être changés, notre guide nous fait visiter l’installation. Nous passons devant d’immenses centres de contrôle semblant tout droit sortis d’un film de science-fiction, puis devant la cellule de déchargement où les barres de combustible sont extraites par des bras robotisés derrière des murs de 1,2 mètre d’épaisseur, pour être placées, sous quatre mètres d’eau, dans l’immense bassin de refroidissement d’un bleu turquoise.

Après quelques années, les barres de combustible sont découpées en petits morceaux, plongées dans de l’acide nitrique bouillant, puis décomposées en leurs constituants chimiques. Il reste alors du plutonium, de l’uranium et des produits de fission. Ces derniers sont vitrifiés et placés dans des fûts, tandis que les enveloppes contaminées des barres de combustible sont compressées et également placées dans des fûts. Ce sont là les déchets proprement dits – et comme la France ne peut (ou ne veut) pas conserver les déchets nucléaires d’autres pays, ceux-ci sont réexpédiés, parfois à l’autre bout du monde, au Japon par exemple. Les déchets français restent à La Hague jusqu’à ce qu’ils puissent être stockés dans le centre de stockage Cigéo, dans le nord-est du pays, qui devrait être fonctionnel vers 2050.

Le trésor qui est en réalité au cœur de tout ce processus – le plutonium – reste toutefois en France. Celui-ci est transformé en combustible MOX dans l’usine affiliée Melox, située dans le sud de la France. C’est en principe la même chose que ce qui est utilisé dans les surgénérateurs, mais avec des proportions moins explosives, ce qui fait qu’il peut être utilisé dans des réacteurs conventionnels – mais toujours avec environ 70 pour cent de barres de combustible normales, comme « modérateurs ».

La Suisse et les trois grands problèmes liés à la gestion des déchets nucléaires

La Suisse a, elle aussi, utilisé cette filière de recyclage jusqu’en 2006. Après le moratoire de dix ans adopté en 2018, la stratégie énergétique 2050 a acté la fin définitive du nucléaire en Suisse. Les trois principales raisons à cela étant liées aux problèmes inhérents au recyclage des déchets nucléaires.

Premièrement : la contestation portée par les mouvements écologistes. Le recyclage génère d’importantes quantités de nouveaux déchets radioactifs – provenant notamment du bain d’acide, qui devient, à la fin du processus, la soupe la plus toxique qu’on puisse imaginer, avec un dépôt de produits de fission hautement radioactifs. Elle est bien sûr évaporée, nettoyée, filtrée, mais à la fin, il reste malgré tout des eaux usées radioactives. Celles-ci sont rejetées en mer depuis le site de La Hague – non pas directement au large de la côte, mais via un pipeline situé à quelques kilomètres au large. L’impact de cette procédure est difficile à évaluer. Orano met en avant des valeurs limites strictes et des mesures continues. Selon ses propres données, le rayonnement supplémentaire mesuré dans l’environnement reste inférieur à vingt microsievert par an – c’est moins que le rayonnement subi lors d’un vol Zurich – New-York. Les défenseurs de l’environnement ne voient toutefois pas les choses sous cet angle et mettent en garde contre l’accumulation à long terme.

Des substances extrêmement dangereuses comme le césium 137, le strontium 90, l’iode 129 ou l’américium sont absorbés par le plancton, le plancton est mangé par de petits poissons, ceux-ci sont mangés par de plus gros poissons et, à un moment donné, le gros poisson arrive dans notre assiette. Le problème est l’augmentation de la concentration à chaque étape de la chaîne alimentaire : le plancton n’absorbe bien sûr qu’une très petite quantité de substances dangereuses. Mais le petit poisson mange beaucoup de plancton. Le grand poisson mange beaucoup de petits poissons. Et l’Homme, eh bien, il mange volontiers du poisson lorsqu’il est près de la mer. Notre assiette de fruits de la mer sur la plage du pittoresque village de Vauville, non loin de la ville un peu surélevée de La Hague, était délicieuse. Jusqu’à ce que quelqu’un fasse remarquer que nous étions les seuls à manger du poisson dans ce restaurant fréquenté exclusivement par des habitants du lieu. Cela peut bien sûr relever du pur hasard.

Deuxièmement : le coût. Le retraitement est extrêmement onéreux. Beaucoup, beaucoup plus onéreux que l’uranium bon marché disponible sur le marché mondial. La brève panique des années 70, où l’on avait craint que l’uranium soit bientôt épuisé, s’est évanouie après la découverte de grands gisements au Canada, qui ont fait baisser les prix.

Troisièmement : le problème reste entier. Les déchets résiduels reviennent en Suisse et doivent être stockés de manière sûre.

Que nous réserve l’avenir ? Par exemple d’anciennes idées remises au goût du jour

Voilà où en est, en 2026, le recyclage des déchets nucléaires : l’état des lieux, ici et maintenant. Mais l’avenir, lui, se dessine déjà. Des start-ups qui promettent de boucler enfin le cycle du combustible, tout en répondant à notre appétit insatiable d’électricité pour la numérisation, émergent à un rythme effréné. Elles s’appellent Newcleo, Moltex, Project Omega ou encore Thorizon. La plus bruyante est probablement la start-up américaine Oklo, cofondée par le patron d’OpenAI Sam Altman. Oklo ne vise rien de moins qu’une révolution de l’énergie nucléaire. De petits réacteurs compacts, qui seraient placés directement à côté des centres de données utilisés pour l’IA et qui les alimenteraient en électricité. Une promesse aux airs presque bibliques : que les déchets nucléaires deviennent électricité. « Turning waste into gigawatts » : tel est le slogan d’Oklo. Ces réacteurs seraient refroidis au sodium liquide. Oui, Phénix, Superphénix…et bien d’autres souvenirs remontent à la surface. Car si les start-ups aiment se présenter comme disruptives, beaucoup de leurs concepts ne sont en réalité que d’anciennes idées remises au goût du jour ou relookées.

Le professeur Andreas Pautz, de l’Institut Paul Scherrer, reste également lucide face au caractère novateur de quelques-uns de ces concepts. « Il y a bien sûr beaucoup de marketing derrière tout cela », estime-t-il. « Un certain scepticisme est en tout cas de mise face à certaines start-ups du secteur nucléaire. » Cet ingénieur nucléaire est directeur du Centre d’ingénierie et de sciences nucléaires (NES) de l’Institut Paul Scherrer (PSI), en Argovie. Le PSI est le plus grand institut de recherche en sciences naturelles et en ingénierie de Suisse, et est rattaché au domaine des EPF. Avec ses quelque 2300 collaborateurs, il mène des recherches de pointe dans les domaines des technologies du futur, de l’énergie et du climat, de l’innovation dans le secteur de la santé et de la recherche fondamentale dans les sciences naturelles. En tant que centre de compétence national de la Suisse pour la recherche en énergie nucléaire et en sûreté nucléaire, il fournit les bases scientifiques nécessaires à la sûreté nucléaire et au développement futur des technologies nucléaires. En collaboration avec la Nagra, il effectue des recherches sur le comportement chimique et physique du matériel nucléaire en profondeur dans le sous-sol, afin d’assurer la sûreté du dépôt en profondeur. Andreas Pautz est sans doute le mieux placé pour offrir, en conclusion, une vue d’ensemble claire sur la question du recyclage

Toutes les start-ups qui prétendent pouvoir recycler les déchets nucléaires ne le convainquent pas vraiment. Cela ne signifie toutefois pas que leurs idées sont forcément mauvaises. Après tout, la Russie exploite déjà depuis des dizaines d’années des réacteurs refroidis au sodium liquide. Existe-t-il donc des start-ups qui proposent des idées vraiment nouvelles et révolutionnaires ? Il hésite. Un grand nombre de leurs idées remontent aux années 60. « Mais prétendre que tout cela n’est que du réchauffé serait ignorer les progrès technologiques. » À l’époque, ces idées n’avaient tout simplement pas pu être concrétisées parce qu’on ne disposait pas des matériaux nécessaires ou des capacités de calcul suffisantes. « Nous disposons aujourd’hui de meilleurs matériaux, de meilleures simulations et d’une bien meilleure compréhension.»

Une technologie capable de résoudre tous les problèmes à l’avenir ? Peu probable

Nous devrions abandonner l’idée qu’il y aura un réacteur capable de tout faire, conseille-t-il. C’est-à-dire produire un maximum d’électricité tout en détruisant les matières radioactives à vie longue et générer, en plus, des températures élevées pour des processus industriels. S’il s’agit de détruire au mieux les réserves de plutonium, il miserait sur les réacteurs à sels fondus (Molten Salt Reactor, MSR) – des expériences dans ce sens sont réalisées au PSI. En résumé : on prélève le combustible usé de centrales nucléaires conventionnelles et on le dissout dans des sels chauds. Pendant que ce liquide circule en boucle, on extrait chimiquement les déchets problématiques, sans interruption du fonctionnement. L’uranium et le plutonium restent ainsi dans le réacteur jusqu’à ce qu’ils soient entièrement désintégrés. Il subsiste des déchets résiduels, mais qui ne restent radioactifs que pendant des centaines ou des milliers d’années, et non pendant des centaines de milliers d’années. « Parmi tous les concepts de nouveaux réacteurs, c’est pourtant celui sur lequel nous avons le moins de retour d’expérience. », modère toutefois Andreas Pautz. « Jusqu’ici, il n’y a pratiquement eu qu’une seule expérience, certes très réussie, avec des réacteurs à sels fondus, réalisée il y a près de soixante ans aux Etats-Unis. Ce n’est que récemment que la Chine a réussi à mettre en service un nouveau réacteur expérimental à sels fondus. Malgré cela, je considère cette technologie comme la plus prometteuse, s’il s’agit d’utiliser réellement les déchets nucléaires comme ressource. »

Et à quel point une concrétisation de cette technologie à grande échelle est-elle réaliste ? Sur ce point, le professeur Pautz se montre aussi clair qu’un scientifique peut se permettre de l’être lorsqu’il s’agit de faire des prévisions : « Nous n’en sommes plus infiniment éloignés. C’est quelque chose qui pourra devenir réalité à grande échelle dans les vingt prochaines années. Mais pour cela, il faut bien sûr la volonté politique, la mise en œuvre technique et des investissements considérables.»

Revenons à la piste d’atterrissage évoquée au début. À en croire Andreas Pautz, il n’y aura pas de piste idéale pour atterrir et redécoller sans fin. Mais des escales pourraient être envisageables, afin que l’avion puisse redécoller et ne soit pas utilisé une seule fois. En revanche, aucun avion ne reste éternellement en l’air. À un moment donné, il arrive en fin de vie et reste au sol. Autrement dit : on ne pourra pas se passer d’un dépôt en profondeur. Cela au moins est une certitude.