Quel avenir pour l énergie énergie nucléaire?

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1 Quel avenir pour lénergie l énergie nucléaire?

2 Origine de l énergie nucléaire État critique du réacteur Utilité des neutrons retardés Quel avenir pour le nucléiare? 2

3 Composant des centrales nucléaires combustible: matières fissiles et fertiles) caloporteur: évacuation de l énergie eau, eau lourde (D 2 0) gaz :hélium-co 2 métaux: liquides sodium), modérateur eau, eau lourde, graphite: réacteur à neutrons thermique. rien: réacteurs à neutrons rapides absorbant b neutronique: contrôler tôl la réaction en chaîne barres de contrôle: bore Quel avenir pour le nucléiare? 3

4 Typologie des centrales existantes: 265 (87%) Réacteurs à eau eau: caloporteur et modérateur (2/3) Réacteurs à eau pressurisée (REP) (1/3) Réacteur à eau bouillante 34 réacteurs à eau lourde (D 2 O) Utilisation de l uranium naturel non enrichi 33 réacteurs refroidis au gaz caloporteur: CO 2, modérateur: graphite 17 RBMK (type Tchernobyl) caloporteur:eau, modérateur graphite instables dans un certain régime Quel avenir pour le nucléiare? 4

5 Typologie des centrales existantes: Quel avenir pour le nucléiare? 5

6 Fonctionnement d un réacteur à eau sous pression (REP) Quel avenir pour le nucléiare? 6

7 Renouvellement des centrales françaises Quel avenir pour le nucléiare? 7

8 Les risques liés à l énergie nucléaire Sûreté des centrales. Risque d exploitation Three Mile Island (1979). Tchernobyl (1986) Relation homme-machine Défaut de communication Prolifération Déchets nucléaires de longue durée de vie Encadrement législatif de la recherche (Loi Bataille 1991) Transmutation Entreposage en surface Stockage dans les couches géologiques Quel avenir pour le nucléiare? 8

9 Déchets nucléaires de longue durée de vie Encadrement législatif de la recherche Loi Bataille 1991 Loi 2006 Transmutation Entreposage en surface Stockage dans les couches géologiques Quel avenir pour le nucléiare? 9

10 Principe du stockage dans les couches géologiques: barrières successives Quel avenir pour le nucléiare? 10

11 Principe du stockage dans les couches géologiques Quel avenir pour le nucléiare? 11

12 Effet du stockage sur le milieu géologique Modifications géologiques des sites Risques sismiques i Effets des changements climatiques Modification de l érosion lérosion (Site du Gard, France) Modification de l infiltration (Yucca Mountain, USA) Thermo-Hydro-Mechanical-Coupling (THMC) Quel avenir pour le nucléiare? 12

13 Milieux géologiques envisagés Sel Argile Granite Roche plastique Imperméabilité par plasticité Contient peu d eau Roche plastique Fort pouvoir de confinement Ralentit la migration des radionucléides par échange d ions Résistance mécanique élevée Fort pouvoir de confinement Peu de risque de prospection + - Ressources pouvant intéresser les générations futures Bloque l évacuation des gaz Proximité de couches sédimentaires es susceptibles d être prospectées Isolant thermique Contient beaucoup d eau Perd progressivement ses propriétés plastiques Proximité de couches sédimentaires susceptibles d être prospectées Effet inconnu des circulations dans les fractures Répond à la tectonique par une déformation fragile Quel avenir pour le nucléiare? 13

14 Le risque de stockage des déchets nucléaires Probabilité d occurrence fuite Risque estimé Communication Résultats scientifiques Risque perçu Vulnérabilité Radioactivité reçue en surface Réversibilité Récupération des déchets Décision Quel avenir pour le nucléiare? 14

15 Exemples de perception des risques Quel avenir pour le nucléiare? 15

16 Situation du risque nucléaire Quel avenir pour le nucléiare? 16

17 Des positions très partagées sur l avenir du nucléaire Italie et Autriche: contre depuis 1980 Suède: décision prise en 1980 d arrêter en seule centrale arrêté. Allemagne: décision de sortir en 2000 Belgique: décision de sortir en 2001 Suisse: ne sortira pas du nucléaire Finlande: commande d un dun réacteur EPR France: construction d un EPR test USA: relance de la recherche et reconsidération du retraitement Chine: 20 à 30 centrales supplémentaires d ici dici 2020 et transfert de technologie Inde: développement des filières rapide et Thorium (exploitation de ses ressources propres) Quel avenir pour le nucléiare? 17

18 Projets de construction de centrales Quel avenir pour le nucléiare? 18

19 Quelles ressources d 235 U 2 millions de tonnes déjà produites 2.5 millions de tonnes extractibles à $80/kg 3.33 millions de tonnes extractibles à $130/kg 1.2 millions de tonnes d Uranium appauvri 50 à 100 ans de réserve au rythme d exploitation actuel Autres ressources: océans Quel avenir pour le nucléiare? 19

20 Ressources alternatives à 235 U Fission: Amélioration des procédés actuels Réacteurs à neutrons rapides Fission: Surgénérateurs 238 Uet 239 Pu 232 Th et 233 U Fusion: H + D 3 H Quel avenir pour le nucléiare? 20

21 Mise au point de filières optimisant les critères suivants Disponibilité de la ressource Sûreté Minimiser la quantité de déchets recyclage et transmutation des actinides Réduction des risques de prolifération brûler le plutonium in situ Compétitivité ité Quel avenir pour le nucléiare? 21

22 EPR innovation dans la sûreté par l addition d un récupérateur de corium Quel avenir pour le nucléiare? 22

23 Réacteurs à neutrons rapides Particularités Nécessite un enrichissement supérieur en 235 U à cause d une probabilité bilité de fissuration plus faible Avantages Surgénération par la production et la consommation de 239 Pu (combustible fissile pour 1000 ans) Fissuration ~ Fertilisation: possibilités de transmutation Sûreté Utilisation du sodium fondu pour évacuer la chaleur (10 fois supérieure à celle d un REP). Forte réactivité du sodium et de l eau et de l air lair. (alternative: He, Pb) Moins de neutrons retardés de part la présence de Pu Risque de prolifération par la grande quantité de Pu Quel avenir pour le nucléiare? 23

24 La filière du Thorium Particularités Réacteur à sels fondus Avantages Très grandes réserves de Thorium Moins de produits de fission de longue durée de vie Inconvénients Radioactivité gamma d un produit de fusion Quel avenir pour le nucléiare? 24

25 Les réacteurs assistés par des accélérateurs Réacteur sous-critique ( 239 Pu civil et militaire) Transmutation des déchets Couplage avec la filière Thorium Défi technologique: accélérateur fiable, interface accélérateur-réacteur réacteur, quelle cible de spallation? Quel avenir pour le nucléiare? 25

26 Les sels fondus dans les systèmes nucléaires Particularités Combustible, caloporteur, modérateur dans un fluide Avantages retraitement t in situ Pas de gainage Bonnes propriétés physico-chimiques: moins réactif à l eau que le sodium Inconvénients Absence d expérience Corrosion du système de tuyauterie Propagation de la radioactivité aux installations Quel avenir pour le nucléiare? 26

27 Réacteurs à très hautes températures: caloporteur: He Quel avenir pour le nucléiare? 27

28 La fusion nucléaire: principe Quel avenir pour le nucléiare? 28

29 Fusion la plus accessible: celle entre deutérium et hydrogène Quel avenir pour le nucléiare? 29

30 Fonctionnement d un réacteur à fusion Quel avenir pour le nucléiare? 30

31 Objectif de la fusion: ignition Horizon 2050, 2075, 2100? Quel avenir pour le nucléiare? 31

32 Renouvellement des centrales françaises Quel avenir pour le nucléiare? 32

33 Conditions de développement de l énergie nucléaire Autres sources que 235 U: besoin de ruptures technologiques pour 238 U et 232 Th Solution satisfaisante pour les déchets nucléaires de longue durée de vie Compétitivité économique Correspondance avec un choix de société Risque/Sûreté nucléaire perçu Risque de prolifération Déchets nucléaires Et si c étaient les déchets qui emportaient le choix de l énergie? Quel avenir pour le nucléiare? 33

34 Autres sources d énergie et production de CO 2 (effet de serre) Stockage géologique du CO 2? Quel avenir pour le nucléiare? 34

35 Injection into: Geological Storage of CO 2 Depleted Hydrocarbon Reservoirs Deep Coal Beds Deep Saline Aquifers Injected CO 2 : Supercritical state Slightly miscible with brine Two-phase flow problem Quel avenir pour le nucléiare? 35

36 Intérêts long-termes du nucléaire: Il est probable que nous consommions toute l énergie fossile Diminuer le rythme d augmentation de CO 2 Maîtriser le rythme de consommation pour minimiser i i l effet de serre Trouver de nouvelles sources d énergie Quel avenir pour le nucléiare? 36

37 Quel avenir pour le nucléiare? 37

38 Le nucléaire: une énergie des pays riches Construction difficile à maîtriser Risque/Sûreté fonction de l organisation sociale Uranium détenu en majeure partie par les pays de l OCDE Quel avenir pour le nucléiare? 38

39 Consommation d énergie mondiale Quel avenir pour le nucléiare? 39

40 Origine de l énergie nucléaire Quel avenir pour le nucléiare? 40

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