La renaissance de l'énergie nucléaire laisse entrevoir un avenir entièrement différent en matière de production d'électricité dans le monde entier, sans compter qu'elle apaise les inquiétudes suscitées par les émissions de gaz à effet de serre, malgré les obstacles qui demeurent. À terme, cette forme d'énergie pourrait devenir plus sûre, plus économique, plus résistante à la prolifération et plus durable.

M. James Lake est codirecteur de laboratoire pour le programme nucléaire au Laboratoire national du ministère de l'énergie situé en Idaho et il a assuré la présidence de l'American Nuclear Society en 2000-2001.

Les solides résultats obtenus dans le domaine de l'énergie nucléaire aux États-Unis, tant sur le plan économique que sur celui de la sûreté, conjugués à la demande croissante d'énergie et à la sensibilisation accrue aux avantages pour l'environnement d'une énergie nucléaire propre, forment le point de départ de la renaissance de cette forme d'énergie, laquelle est à même d'aider les États-Unis à atteindre les objectifs qu'ils se sont fixés pour le XXIe siècle en matière de sécurité d'approvisionnement énergétique, de prospérité économique et de qualité de l'environnement. Encore faut-il au préalable que les dirigeants politiques surmontent des obstacles de taille, dont le niveau relativement élevé des coûts d'investissement des nouvelles centrales, la gestion durable du combustible irradié et les risques de prolifération du plutonium de qualité militaire issu du cycle du combustible nucléaire.

Historique de l'énergie nucléaire aux États-Unis

Aux États-Unis, l'énergie nucléaire naquit dans les années 1950 et 1960, dans un climat d'attentes déraisonnables, impossibles même comme on finit par le constater : le nucléaire est si bon marché, disait-on à l'époque, que ce n'était pas la peine d'installer des compteurs. Au fur et à mesure de la construction et de l'exploitation des premières centrales nucléaires, des difficultés commencèrent à surgir, dont la hausse des coûts de construction et des interrogations sur la sûreté, lesquelles atteignirent leur paroxysme lors de l'accident survenu en 1979 en Pennsylvanie, au cœur du réacteur nucléaire TMI-2 de la centrale de Three Mile Island. Les mesures correctives ultérieurement instaurées par la Commission fédérale de réglementation nucléaire (NRC) en vue de sécuriser l'exploitation des centrales nucléaires firent prendre de nombreuses années de retard sur le calendrier de construction des installations en cours, à une époque d'inflation à deux chiffres, ce qui réduisit plusieurs de ces projets à la faillite, fermant le premier chapitre de l'énergie nucléaire aux États-Unis.

Tout au long des années 1980, les services publics de l'électricité nucléaire finirent de construire une bonne partie des centrales restantes, les mirent en exploitation et cherchèrent à en améliorer la rentabilité et la performance, ce qui eut en même temps un effet salutaire sur la sûreté des installations. Vers les années 1995 à 1999, les 103 centrales nucléaires que comptait le pays assuraient 20 % de l'électricité produite aux États-Unis, à un coût de moins de 0,02 dollar le kilowatt-heure, ce qui était très avantageux par rapport aux centrales alimentées au charbon ou par d'autres combustibles. En outre, leur sûreté fut améliorée par un facteur de 10, à tel point que l'énergie nucléaire obtient aujourd'hui des résultats exemplaires sur le plan de la sûreté industrielle. Vers la fin des années 1990, sous l'effet de la montée des prix de l'énergie et des importantes coupures de courant en Californie, les milieux d'affaires aux États-Unis reprirent de l'intérêt pour le nucléaire. Plusieurs grandes sociétés, Exelon et Entergy par exemple, rachetèrent une partie du parc nucléaire à des petites sociétés moins rentables à mesure que commençait à s'améliorer les possibilités de commercialisation de cette forme d'énergie.

De nos jours, plus de la moitié des centrales nucléaires en fonctionnement ont déjà obtenu le renouvellement pour vingt ans de leur licence originale d'exploitation, dont la durée était fixée à quarante ans. De nouvelles demandes sont attendues pour tous les autres réacteurs, à mesure que leur licence originale viendra à expiration. Autrement dit, le marché de l'électricité d'origine nucléaire va se maintenir, tandis que la population continuera d'en retirer des avantages financiers et sur le plan de l'environnement.

Maintenant que s'achève le deuxième chapitre de l'énergie nucléaire, celui de la reprise financière et de la sûreté, cette forme d'énergie semble sur le point de contribuer plus que jamais à satisfaire les besoins des États-Unis et du monde. On doit cet état de fait aux préoccupations croissantes pour la sécurité d'approvisionnement énergétique et à la hausse du prix des importations de combustibles fossiles, à l'augmentation considérable de la demande d'énergie pour alimenter notre prospérité économique, à l'attention accrue qui est portée à l'élimination des menaces environnementales liées à l'emploi de combustibles fossiles, au remplacement de ces derniers par le recours à l'énergie nucléaire, qui n'émet pas de gaz à effet de serre dans l'atmosphère, et à l'existence d'un marché de l'électricité qui voit l'énergie nucléaire d'un très bon œil parce qu'elle ne coûte pas cher.

La confiance de la population dans le fonctionnement des centrales nucléaires s'améliore régulièrement, maintenant que leurs avantages pour l'économie et l'environnement sont mieux compris et que leur sûreté a été renforcée. Selon certains sondages, 70 % des Américains sont favorables au maintien des centrales en fonctionnement et plus de 50 % sont d'accord pour en construire d'autres.

De nos jours, 440 centrales nucléaires assurent 16 % des besoins d'électricité du monde. D'ambitieux programmes de construction de réacteurs ont été mis en route, en particulier dans des pays de l'Asie de l'Est, en Russie et en Inde. Pour leur part, les États-Unis sont sur le point de se remettre à construire des centrales nucléaires, ce qu'ils n'ont pas fait depuis plus de vingt-cinq ans. On entame ainsi le troisième chapitre, celui de la renaissance de l'énergie nucléaire.

Pour répondre aux espoirs qu'on fonde sur elle, l'énergie nucléaire doit relever quatre grands défis  :

• premièrement, elle doit pouvoir soutenir la concurrence sur le marché mondial de l'énergie ; en particulier, les sociétés d'énergie doivent mieux maîtriser les coûts d'investissement ;

• deuxièmement, pour répondre aux attentes de la population qui exige une sûreté exceptionnelle, l'exploitation des centrales actuellement en fonctionnement doit continuer de se faire en toute sécurité, et les réacteurs qui seront construits à l'avenir devront se conformer à des critères de plus en plus rigoureux sur le marché mondial sans cesse croissant ;

• troisièmement, la population et les dirigeants nationaux doivent savoir que l'énergie nucléaire et le cycle de son combustible revêtent un caractère durable ; en particulier, le combustible irradié doit être géré dans un souci de rentabilité et de sûreté tout le temps que ce combustible demeure radioactif, et l'approvisionnement en combustible nucléaire doit s'envisager dans la perspective des siècles, compte tenu de l'épuisement progressif des combustibles fossiles ;

• quatrièmement, les matières nucléaires issues du cycle du combustible doivent être protégées contre toute possibilité de prolifération et d'emploi à des fins malveillantes, non pacifiques.

Une nouvelle direction pour l'énergie nucléaire

En 2001, le gouvernement des États-Unis a rendu publique une nouvelle politique énergétique (NEP) qui a engagé le pays dans la voie du recours accru à l'énergie nucléaire, à court terme, en facilitant le renouvellement des licences d'exploitation accordées aux centrales en fonctionnement ainsi que l'obtention de celles qui sont nécessaires à la construction de nouveaux réacteurs. En outre, la NEP tente d'encourager le recours à cette forme d'énergie par le biais du développement, de la démonstration et de l'exploitation d'une nouvelle génération de technologies en la matière. On notera, car c'est important, qu'elle se propose d'atteindre ces objectifs au moyen d'un programme de R&D portant sur le cycle des combustibles avancés, lesquels pourraient se révéler plus propres, avoir un meilleur rendement, produire moins de déchets et être plus résistants à la prolifération qu'un combustible nucléaire à usage unique, dont on sait que les déchets doivent être enfouis dans le sol.

Plusieurs programmes ont été mis en place en vue de l'application de la NEP. En voici des exemples :

• l'initiative Nuclear Power 2010 a pour objectif la construction de nouvelles centrales nucléaires avant 2010,

• le programme Génération IV concerne le développement d'une nouvelle génération de réacteurs plus économiques, plus sûrs, plus durables et plus résistants à la prolifération du plutonium de qualité militaire,

• l'initiative relative au cycle du combustible avancé (Advanced Fuel Cycle) vise à étudier des méthodes de retraitement et de recyclage du combustible irradié qui permettent d'extraire des ressources en uranium une quantité beaucoup plus importante d'énergie en brûlant les éléments de période longue présents dans le combustible usé de manière à ne pas séparer le plutonium. Ce genre de technologie porte en germe la promesse de réduire la quantité de combustible irradié, ce qui aurait pour conséquence de prolonger le cycle de vie du centre de stockage géologique des combustibles irradiés et des déchets radioactifs qu'il est question d'aménager à Yucca Mountain.

Le 8 août 2005, le président George Bush a promulgué la loi de 2005 sur la politique énergétique. Cette nouvelle loi-cadre prévoit l'établissement de budgets à long terme relatifs aux programmes susmentionnés, dont des garanties de prêts, des crédits d'impôt à la production, et la protection des investissements du secteur privé dans la construction des quelques premières nouvelles centrales nucléaires. (Les exploitants se heurtent à des risques associés aux nouvelles modalités de délivrance des licences d'exploitation ainsi qu'à la réorganisation de l'infrastructure des États-Unis en matière de conception et de construction.) En outre, la nouvelle loi-cadre autorise le financement à long terme de programmes de R&D dans le domaine de l'énergie nucléaire, dont le programme de développement d'une nouvelle génération de réacteurs dits de la génération IV et l'initiative relative au cycle du combustible avancé ; ces programmes de R&D sont aujourd'hui réunis sous l'étiquette du GNEP (Global Nuclear Energy Partnership).

L'initiative Nuclear Power 2010  : elle vise à tester et à valider de nouvelles modalités de délivrance d'une licence après certification par la RNC de la sûreté de nouveaux modèles de réacteurs, à donner suite aux demandes d'approbation des futurs sites et à délivrer une nouvelle licence combinée de construction et d'exploitation.

La NRC a déjà certifié 4 modèles de réacteur avancé développés par les sociétés Westinghouse et General Electric, tandis que 6 autres demandes sont encore à l'étude, dont 2 au moins devraient recevoir un avis favorable entre 2008 et 2010. Trois exploitants ont soumis au moins 6 demandes d'approbation de futurs sites, lesquelles sont à l'étude. Enfin, 12 services publics d'électricité ont avisé la NRC de leur intention de solliciter une licence de construction et d'exploitation pour au moins 23 réacteurs. Les premières commandes officielles de nouvelles centrales nucléaires sont attendues d'ici à la fin 2007 ou au début 2008.

Les centrales nucléaires de la génération IV et de la suivante : plus d'une centaine de spécialistes de divers pays ont établi la feuille de route des réacteurs avancés de la génération IV, laquelle doit servir à évaluer et à classer par rang de priorité 6 technologies qui semblent beaucoup plus prometteuses que celles d'aujourd'hui et dont on pressent qu'elle seront plus économiques, plus sûres, plus durables et plus résistantes à la prolifération. À cet égard, le réacteur à très haute température, refroidi au gaz, et le réacteur rapide refroidi au sodium sont les mieux placés pour faire l'objet d'un développement international.

La prochaine génération des centrales nucléaires se fonde sur une technologie du refroidissement au gaz qui fonctionne à des températures de 850 à 950 degrés Celsius tout en améliorant grandement le rendement thermique en vue de la production d'électricité, encore que la gamme des températures laisse même envisager la production d'hydrogène à haut rendement. La production d'hydrogène à haut rendement, et sans émissions, constitue un élément critique des efforts déployés par le président Bush en vue de remplacer progressivement les coûteuses importations de pétrole par de l'hydrogène pour répondre aux besoins des États-Unis en matière de carburant routier : il s'agirait dans un premier temps d'enrichir le brut lourd extrait aux États-Unis, puis de produire des carburants routiers de synthèse et, à terme, d'alimenter les véhicules à pile à combustible. Dès lors, il est important que les réacteurs de la prochaine génération soient capables de produire non seulement de l'électricité, mais aussi de l'hydrogène tant pour le secteur des transports que pour la production de chaleur nécessaire aux procédés industriels, domaines dans lesquels la forte dépendance des États-Unis vis-à-vis des importations de pétrole menace la prospérité économique du pays.

L'initiative relative au cycle du combustible avancé et le GNEP : le président Bush a annoncé la création du GNEP au début de 2006. Ce partenariat est censé accélérer considérablement le développement de la technologie du cycle du combustible avancé et celle des réacteurs rapides. Il vise notamment les objectifs suivants :

• réduire le fardeau du stockage géologique du combustible irradié en ce qui concerne le volume des déchets nucléaires, la charge calorifique (le combustible radioactif en décomposition libère une énergie thermique considérable), la radiotoxicité (toxicité des rayonnements ionisants pour les cellules vivantes ou les tissus) et le nombre des sites de stockage dont on aura besoin au XXIe siècle,

• récupérer la valeur énergétique considérable qui est présente dans le combustible irradié,

• enfin, rendre plus résistants à la prolifération les procédés de recyclage des combustibles irradiés.

Pour atteindre ces objectifs, il faut développer 3 technologies et en démontrer l'efficacité. Elles concernent : 1) la transmutation des matières présentes dans le combustible nucléaire usé au moyen d'une nouvelle génération de réacteurs rapides avancés et refroidis au sodium de façon à en extraire la valeur énergétique et à faciliter le stockage des déchets ultimes dans un seul site ; 2) la séparation des éléments du combustible nucléaire usé qui proviennent du parc des réacteurs refroidis à l'eau de façon à isoler l'uranium, les composants combustibles réutilisables et les déchets des produits de fission, à l'aide du procédé UREX+ d'extraction de l'uranium qui ne sépare pas le plutonium de qualité militaire ; et 3) le développement et la démonstration de technologies de recyclage et de fabrication du combustible utilisé dans les réacteurs avancés.

Les perspectives d'avenir

Nous sommes à l'aube d'une renaissance de l'énergie nucléaire, rendue possible par le fonctionnement sécuritaire et économique des 103 centrales nucléaires que comptent les États-Unis et signalée par l'annonce, attendue dans un avenir proche, de plusieurs commandes de nouvelles centrales destinées à être construites et exploitées dans les dix années à venir. Dans une perspective à long terme, nos laboratoires nationaux travaillent en synergie avec les universités et le secteur industriel américains ainsi qu'avec la communauté internationale en vue du développement de la prochaine génération de systèmes avancés qui se révéleront encore plus économiques, plus sûrs et plus durables parce qu'ils utiliseront un cycle fermé, lequel brûle une bien plus grande quantité du combustible nucléaire, ce qui permet d'extraire un potentiel énergétique nettement supérieur tout en réduisant la quantité des déchets. L'énergie nucléaire tient une place importante dans l'avenir énergétique des États-Unis, car elle est capable de produire en toute sécurité non seulement de l'électricité, mais aussi des carburants routiers économiques, propres et durables.

Les opinions exprimées dans le présent article ne reflètent pas nécessairement les vues ou la politique du gouvernement des États-Unis.