Déchets nucléaires, rejets du charbon : concentrer ou diluer les déchets ?

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Jean-Jacques Ingremeau.
Jean-Jacques Ingremeau. (Crédits : DR)
La gestion des déchets du charbon pose des problèmes bien plus importants que celle des déchets issus du nucléaire. Dans les deux cas, elle est un fardeau pour l'humanité, et implique à l'avenir de ne produire que des déchets que nous savons gérer. Par Jean-Jacques Ingremeau, docteur en physique des réacteurs, membre de l'Association française pour l'information scientifique (Afis).

Nicolas Hulot, le ministre de la Transition écologique, a récemment annoncé repousser l'objectif de 50% d'électricité d'origine nucléaire dans le mix électrique français. En effet, il privilégie la fermeture des dernières centrales à charbon françaises, et la non-ouverture de nouvelles centrales thermiques, au fait de fermer des réacteurs nucléaires.

Revenons un instant sur cette décision du point de vue des déchets générés par ces deux sources d'électricité, en comparant d'une part les déchets nucléaires, et d'autre part les déchets et rejets du charbon. Cette comparaison est pertinente, car le charbon est la première source d'électricité dans le monde (39% en 2015). Au niveau européen, il représente 26% de la production d'électricité et plus de 44% pour l'Allemagne. Aux Etats-Unis, 34% de l'électricité vient du charbon, et plus de 70% en Chine. A l'échelle mondiale, les déchets de la production d'électricité sont avant tout des déchets issus du charbon, à l'exception de la France, où les trois quarts de l'électricité sont d'origine nucléaire.

"Moins mauvaise des solutions"

D'un côté, le nucléaire produit, entre autres, des déchets dits Haute Activité radioactive à Vie Longue (HA-VL). Pour gérer ces déchets, la solution française, actée par la loi de 2006, consiste à concentrer ces déchets dans une couche d'argile à 500 m de profondeur. Cela vise à les protéger des agressions extérieures et les isoler à long terme de la biosphère, sans nécessiter d'action humaine au-delà d'environ un siècle. C'est le projet Cigéo, dans la Meuse, que Mr. Hulot qualifie de « moins mauvaise des solutions ».

Un élément fondamental pour appréhender ce type de déchet est le fait que l'énergie nucléaire est une énergie extrêmement dense. Pour fixer les idées, 1kg d'uranium naturel, (mal) brulé dans un réacteur nucléaire actuel, permet de produire autant d'énergie que 10 tonnes de charbon. Ainsi, lorsqu'une centrale nucléaire consomme quelques dizaines de tonnes de combustible par an, une centrale à charbon équivalente a besoin de quelques millions de tonnes de charbon.

C'est parce que cette énergie est si concentrée qu'elle conduit à un déchet lui aussi concentré, et aussi dangereux. Mais, point positif, cette concentration limite les volumes de déchets associés ; de l'ordre de la taille d'une piscine olympique pour les déchets Haute Activité français. Volume qui est gérable, et compatible avec une solution de traitement.

Cendres, gaz et poussières

A l'opposé, les centrales à charbon utilisent un combustible énergétiquement peu dense, avec des déchets moins concentrés : les cendres qui sont récupérées, et les gaz et poussières rejetés dans l'atmosphère.

Les cendres représentent en moyenne 15% du poids initial du charbon. C'est-à-dire que pour une centrale équivalente à un réacteur nucléaire, cela représente quelques centaines de milliers de tonnes par an. Une partie de ces cendres est recyclée, de l'ordre de la moitié, essentiellement dans les matériaux de construction. Le reste est stocké en surface, souvent proche du lieu de production. Or, dans ces cendres, on trouve des métaux lourds (arsenic, mercure, plomb), dont les risques sanitaires sont bien connus.

Si des technologies existent pour stocker ces cendres, des accidents ou défauts de mise en œuvre peuvent arriver. Par exemple, sur le millier de sites de stockage américain, 38 étaient identifiés en 2013 par l'EPA (Environmental Protection Agency) comme ayant des fuites et contaminant l'environnement (notamment les nappes phréatiques).

Néanmoins, ces cendres sont la partie la mieux traitée des déchets du charbon. Étant relativement concentrées, elles peuvent être manipulées et stockées dans des conditions adaptées. Ce qui n'est pas le cas des gaz et poussières, trop peu denses, qui sont rejetés à la cheminée, puis dilués dans l'atmosphère. On y retrouve des cendres sous forme de particules fines, des métaux lourds, des oxydes de soufre (conduisant à des pluies acides), des dioxines (cancérigènes), de l'ammoniac, des goudrons (cancérigènes), du monoxyde de carbone, de l'oxyde d'azote, etc. Cette pollution est transportée au gré des vents et impacte la santé des populations à des centaines voire milliers de kilomètres de son lieu de production. La mortalité attribuable actuellement à cette pollution atmosphérique en Europe est évaluée à quelques dizaines de milliers de morts par an.

Par kWh, le charbon tue 100 fois plus que le nucléaire

A titre de comparaison, l'accident de Tchernobyl a tué, directement ou du fait des cancers induits, quelques milliers de personnes selon les différentes évaluations de l'UNSCEAR et de l'OMS. Les ordres de grandeur sont les mêmes, entre l'impact sanitaire annuel d'une partie des déchets émis en fonctionnement normal par les centrales à charbon européennes, et l'accident nucléaire le plus grave de l'histoire. Rapporté à la quantité d'énergie produite, la seule pollution atmosphérique du charbon actuel tue de l'ordre de 100 fois plus que le nucléaire historique par kWh.

À l'échelle mondiale, la pollution atmosphérique liée au charbon est encore bien plus préoccupante. En Chine, il est estimé que la pollution atmosphérique liée au charbon conduit à environ 300.000 morts prématurées chaque année (hors grisou et silicose associés à l'extraction dans les mines). À l'échelle mondiale, les différentes évaluations parlent de l'ordre de 700.000.

Ces résultats sont très sensibles à la technologie ou l'âge de la centrale à charbon ; une centrale récente pouvant émettre jusqu'à environ 50 fois moins de cendres que les plus anciennes. Là encore, concentrer le déchet pour réduire son impact sanitaire. Mais même si l'impact sanitaire pouvait être réduit d'un facteur 10, voire 100 par rapport à la situation actuelle, en renouvelant les centrales à charbon, à l'échelle mondiale, cela resterait des dizaines de milliers de morts de trop.

Le cas du CO2

Ces ordres de grandeur correspondent évidement à une situation « normale », ne prenant pas en compte des éventuels accidents d'exploitation (incendie, combustion lente d'un terril, rupture d'un stockage de cendre). En comparaison, l'Agence Nationale pour la gestion des Déchets Radioactifs (ANDRA) est tenue de démontrer, sous l'œil attentif de l'Autorité de Sûreté Nucléaire, qu'en fonctionnement normal, la gestion des déchets nucléaires ne conduira à aucune conséquence environnementale significative, et a fortiori aucun impact sanitaire. De même des dispositions sont prises pour réduire le risque d'accident et leurs conséquences.

Mais les éléments précédents ne prennent pas en compte un autre déchet, très peu dense du charbon : le CO2. Sa combustion est le premier émetteur de CO2 anthropique avec un tiers des émissions totales, dont le lien avec le changement climatique en cours est désormais prouvé. En comparaison, le nucléaire émet de l'ordre de 100 fois moins de CO2 par kWh. Et là aussi, ceux qui génèrent cette pollution et profitent de cette électricité ne sont pas nécessairement ceux qui en paieront les conséquences, l'effet du changement climatique étant mondial, et retardé dans le temps. Dans ce domaine, l'évaluation des conséquences est encore plus incertaine. On mentionnera juste l'ordre de grandeur de la centaine de millions de réfugiés climatiques liés uniquement à la montée du niveau de la mer dans le siècle à venir.

Il y a là, entre le déchet nucléaire de Haute Activité et le CO2 du charbon, les deux extrêmes des déchets de l'énergie. D'un côté un déchet nucléaire extrêmement dense, très dangereux localement, mais de faible volume, manipulable, et que l'on peut conditionner et enfouir profondément sous terre. De l'autre, un gaz non-manipulable, tellement dilué dans l'atmosphère qu'il est sans impact sanitaire direct, mais dont les effets sur le climat affectent l'ensemble de la planète.

Un lourd fardeau pour l'humanité

De même, s'il était possible de concentrer toutes les cendres des centrales à charbon du monde en une seule zone, ces quelques dizaines de milliards de tonnes de cendres accumulées depuis un siècle tueraient assurément toute vie à l'échelle locale. A la façon d'un colis de déchet nucléaire de Haute Activité, 5 minutes sans protection ni alimentation en oxygène dans la cheminée d'une centrale à charbon (i.e. soumis à ses déchets) est assurément mortel.

Dans les deux cas, ces déchets sont un lourd fardeau pour l'humanité. Dans les deux cas, il va falloir gérer dans la durée et d'une façon respectueuse de l'homme et de l'environnement les déchets concentrés qui sont déjà produits. Il n'y a cependant plus rien à faire pour les déchets dilués qui ont déjà été émis, sinon s'adapter à leur présence et à leurs conséquences. C'est un enjeu universel ; ne produire que des déchets que l'on sait gérer.

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Commentaires
a écrit le 04/12/2017 à 12:42 :
"CO2 ... dont le lien avec le changement climatique en cours est désormais prouvé"
Pourquoi parlez-vous de "changement" et non plus de "réchauffement" ?
Le paramètre prépondérant du réchauffement est l'activité solaire ... et elle diminue, nonobstant la lourde pollution atmosphérique venue du ciel par une flotte d'avion non identifiée (invisible sur flightradar, et volant en dessous de 8000m, donc miitaire).

Le nucléaire tue moins que le charbon (et moins que les poids lourds qui refusent de prendre le train pour des raisons occultes) car il bénéficie d'une surveillance accrue.

Mais cette surveillance est légitime, ce n'est pas une brimade : le nucléaire est en effet beaucoup plus dangereux, au niveau radiologique et chimique, et sa période d'activité est longue.

Le potentiel dévastateur est également beaucoup plus grand, et persiste même après l'arrêt d'un site. Chernobyl fume encore, et le plus grand dôme qui le recouvre enfin a été achevé en 2014 ... pour une accident de 1986. Les sites de stockage présentent les mêmes risques, de même que les centrales à l'arrêt.

Un scénario de black-out en France, pourrait amener la fusion simultanée de nos 58 réacteurs en même temps, car il faut environ 10% de la puissance pour refroidir un réacteur, ce qui ne serait pas possible en cas d'arrêt d'urgence de l'ensemble (en général on alimente la tranche à l'arrêt par une tranche voisine).

Bref, le nuke est potentiellement beaucoup plus dangereux, et parier que potentiellement n'est pas possible est très risqué, nous les français ne sommes pas plus intelligents que les russes ou les japonnais ;-)
a écrit le 04/12/2017 à 12:39 :
"CO2 ... dont le lien avec le changement climatique en cours est désormais prouvé"
Pourquoi parlez-vous de "changement" et non plus de "réchauffement" ?
Le paramètre prépondérant du réchauffement est l'activité solaire ... et elle diminue, nonobstant la lourde pollution atmosphérique venue du ciel par une flotte d'avion non identifiée (invisible sur flightradar, et volant en dessous de 8000m, donc miitaire).

Le nucléaire tue moins que le charbon (et moins que les poids lourds qui refusent de prendre le train pour des raisons occultes) car il bénéficie d'une surveillance accrue.

Mais cette surveillance est légitime, ce n'est pas une brimade : le nucléaire est en effet beaucoup plus dangereux, au niveau radiologique et chimique, et sa période d'activité est longue.

Le potentiel dévastateur est également beaucoup plus grand, et persiste même après l'arrêt d'un site. Chernobyl fume encore, et le plus grand dôme qui le recouvre enfin a été achevé en 2014 ... pour une accident de 1986. Les sites de stockage présentent les mêmes risques, de même que les centrales à l'arrêt.

Un scénario de black-out en France, pourrait amener la fusion simultanée de nos 58 réacteurs en même temps, car il faut environ 10% de la puissance pour refroidir un réacteur, ce qui ne serait pas possible en cas d'arrêt d'urgence de l'ensemble (en général on alimente la tranche à l'arrêt par une tranche voisine).

Bref, le nuke est potentiellement beaucoup plus dangereux, et parier que potentiellement n'est pas possible est très risqué, nous les français ne sommes pas plus intelligents que les russes ou les japonnais ;-)
a écrit le 02/12/2017 à 8:15 :
Un article exemplaire de marketing pro nucléaire... Tout le monde sait que le charbon est une énergie dépassée a abandonner au profit des renouvelables et du gaz. Ce dernier n'est curieusement pas cité dans l'article pourtant pas de déchets et combustion propre avec des performances de rendement et émission de particules sans comparaison permettant des technos de captations de C02... Sans compter le biogaz et le gaz de synthèse combinant du H2 fatal ou issu du stockage des ENR avec le CO2 capturé... Les technologies existent ce n'est qu'une question de coût... Mais nous ne connaissons pas le vrai cout global du nucléaire ! Incluant déchets et deconstruction... Même le coût d'un EPR faux du simple au triple...
On ne maîtrise toujours pas le cycle de vie d'une installation nucléaire donc on comprend bien que personne ne peut garantir ni l'impact environnemental ni le coût économique réel... Les Japonais et les allemands l'ont très bien compris... les références EPR cités sont le résultat de décisions prises depuis longtemps sur des bases économiques fausses... Elles ne peuvent incarner le renouveau d'un filière qui devrait plutôt réellement s'investir pour valoriser ses compétences dans la mutation de la deconstruction des centrales... Le marché est énorme...et bientôt nous devrons faire appel au savoir faire allemand car ils accumulent une réelle expérience sur leur parc, et viendront bientôt nous la vendre au prix fort si nous continuons a nous voiler la face...
a écrit le 28/11/2017 à 12:47 :
Quel monde de fous et de déments ! Plutôt que d'arrêter de produire chaque jour des déchets radioactifs mortels (certains pour des millions d'années) la technocratie tentent depuis 60 ans de les réduire et de les compacter... sans succès ! Cette caste de shadocks délirants qui malheureusement pour nous se reproduit crée le problème et tente ensuite de le résoudre. On appelle cela de la schizophrénie , non ?
a écrit le 27/11/2017 à 18:04 :
Cà confirme l'intérêt majeur de l'efficacité énergétique (5 fois plus rentable) et des énergies renouvelables recyclables, que l'on améliore en permanence et dont le bilan d'émission est meilleur que celui du nucléaire. Le stockage des déchets nucléaires n’est pas à l’abri de plusieurs risques dont incendie du fait des composés stockés comme çà a été maintes fois détaillé et relevé entre autres par l’ASN et les possibilités d’intervention limitées.

Il est sans doute plus intéressant malgré le coût d’envisager la réduction des durées de vie des LLFP.

En outre un pays peut très bien si nécessaire s’en charger pour d’autres ou les autres.

Les demi-vies effectives des produits de fission de très longue durée de vie (LLFP) pourraient en effet être réduites de centaines de milliers d’années à environ 1 siècle, comme le confirme encore une équipe de recherche japonaise qui s’est concentrée sur le sélénium-79, zirconium-93, technétium-99, palladium-107, iode-129 et césium-135.

Ils estiment par exemple que les 17 000 tonnes de LLFP actuellement stockés au Japon pourraient potentiellement être éliminés en utilisant 10 réacteurs à spectre rapide. Leur méthode présente également comme ils le soulignent l’avantage de contribuer à la production d’électricité et soutenir les efforts de non-prolifération nucléaire.

Entre enfouir des déchets pour plus de 100.000 ans sans aucune garantie et réduire leur durée de vie à environ 1 siècle voire 3 siècles maxi et si tous les déchets LLFP peuvent être concernés, cette solution est à priori préférable.

https://phys.org/news/2017-11-fast-reactor-shorten-lifetime-long-lived.html
a écrit le 27/11/2017 à 17:11 :
L'article donne le choix entre la peste et le choléra et ferait presque passer le nucléaire pour un bon élève mais n'évoque nullement les énergies renouvelables et l'inexorable besoin d'engager la transition des énergies fossiles vers celles ci.

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