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Une nouvelle vision des déchets nucléaires
Lorsque le vol 11 d'American Airlines a volé à basse altitude dans la vallée de la rivière Hudson le matin du 11 septembre 2001, sa cible était la tour nord du World Trade Center. Mais son impact se fait toujours sentir sur un groupe de bâtiments qu'il a traversé environ cinq minutes avant d'atteindre le bas de Manhattan, dans un complexe de réacteur nucléaire appelé Indian Point à Buchanan, NY. Adjacents aux deux réacteurs en exploitation du site se trouvent deux bâtiments remplis de barres de combustible usé hautement radioactif, dans des piscines d'eau de 12 mètres de profondeur et teintées de bleu Ty-D-Bol par du bore ajouté pour ralentir les réactions nucléaires en chaîne. Le bourdonnement apaisant des pompes qui font circuler l'air chaud et humide du bâtiment - et, surtout, gardent l'eau fraîche - crée une atmosphère de tranquillité industrielle.
Sans cette eau de refroidissement, la gaine du combustible pourrait surchauffer, fondre, prendre feu et libérer des radiations. Que l'impact d'un Boeing 767 comme le vol 11 puisse vider l'une des piscines et désactiver les pompes à eau de secours, provoquant un tel incendie, est loin d'être clair. Néanmoins, la menace du terrorisme en général et le survol du vol 11 en particulier ont relancé le débat sur les raisons pour lesquelles tout ce carburant dangereux est toujours là - en effet, pourquoi tout le carburant irradié produit à Indian Point en trois décennies est toujours là - et non à Yucca Mountain, le lieu de sépulture du gouvernement fédéral près de Las Vegas, où il était censé être expédié il y a six ans.
À la fin de l'été dernier, un projet de construction a débuté à Indian Point qui permettra de retirer le carburant des piscines. Mais ça ne va pas à Yucca. Le gouvernement dit que Yucca ne sera pas prêt avant 2010. Les dirigeants de l'industrie nucléaire disent qu'une date plus probable se situe entre 2015 et jamais. Ainsi, au lieu de se rendre au Nevada, le carburant d'Indian Point parcourt environ 100 mètres, jusqu'à une falaise surplombant la rivière Hudson. À la fin de l'été cette année, une pelle rétrocaveuse a arraché des érables et des noyers noirs pour faire place à une dalle de béton. À partir de l'année prochaine, le premier des 72 fûts en béton et en acier de six mètres de haut prévus y sera placé, une configuration qui ajoute de la capacité de stockage et permet ainsi aux deux centrales électriques de continuer à fonctionner. Bien qu'ils offrent une protection contre le pire des cas de fusion du pool de combustible, ces fûts ne sont qu'une autre solution temporaire. Le fait qu'ils soient nécessaires représente l'échec colossal des plans et de la technologie Yucca du département américain de l'Énergie.
Pourtant, au fur et à mesure des échecs de l'ingénierie et des politiques, celui-ci a une lueur d'espoir. La pensée conventionnelle soutient que les problèmes de Yucca doivent être résolus rapidement afin que les déchets nucléaires puissent être éliminés en toute sécurité et de façon permanente, au plus profond d'une montagne éloignée. Mais voici la torsion : avec les déchets nucléaires, la procrastination peut effectivement payer. La construction de champs de fûts présente une chance de repenser le conventionnel. Le passage de plusieurs décennies pendant que les déchets reposent dans des fûts pourrait être extrêmement utile. Un siècle donnerait aux États-Unis le temps d'observer les progrès du stockage des déchets dans d'autres pays. En attendant, la décroissance radioactive naturelle rendrait les déchets plus froids et donc plus faciles à traiter. De plus, les avancées technologiques au cours du siècle prochain pourraient donner lieu à de meilleures méthodes de stockage à long terme. Si cela dure encore 50 ans, cela n'a pas d'importance. Cela pourrait durer 100 ou 200 ans, et c'est probablement pour le mieux, déclare Allison Macfarlane, géologue au MIT et coéditeur d'un livre à paraître sur Yucca. Nous avons tout le temps de jouer avec.
Le gouvernement doit maintenant accepter que son plan Yucca est un échec et que les fûts sont la solution de facto. Le baril pad d'Indian Point ne sera pas le premier; environ deux douzaines de réacteurs en exploitation en ont déjà. D'autres devraient bientôt rejoindre la liste. Et certains fûts – à Rowe, MA, Wiscasset, ME, Charlevoix, MI, et un site près de Sacramento, CA – sont des orphelins nucléaires, ayant survécu à leurs réacteurs. Chaque coussin de fût a à peu près la taille d'un terrain de football, éclairé par des projecteurs, surveillé par des capteurs de mouvement et une télévision en circuit fermé, et entouré de fils de rasoir et de gardes armés. Compte tenu du problème de sécurité intérieure posé par les installations de déchets nucléaires et de la nécessité de les protéger individuellement, voulons-nous vraiment que 60 d'entre elles - desservant les 125 réacteurs commerciaux qui ont déjà fonctionné - se développent dans le pays, dont beaucoup près des centres de population ? Si les fûts sont la solution pour la prochaine génération ou deux, ils doivent être placés au même endroit.
Yucca est déjà sur un terrain ténu ; en juillet, une cour d'appel fédérale a déclaré que pour ouvrir le site d'enfouissement de la montagne, le gouvernement devrait montrer qu'il pourrait contenir des déchets pendant des centaines de milliers d'années. Des analyses scientifiques approfondies du ministère de l'Énergie montrent qu'il ne le peut pas. La décision du tribunal renvoie toute la question au Congrès américain, qui doit maintenant décider s'il convient ou non de poursuivre Yucca. Cela présente une opportunité d'aligner la politique sur la physique et d'abandonner le dogme Yucca-or-bust qui a dominé le débat pendant près de 20 ans. Les fûts, situés au centre, pourraient rendre le problème des déchets de haute activité beaucoup plus facile à résoudre et augmenter la sécurité nationale beaucoup plus tôt également.
La vision des tunnels
La fixation fédérale sur Yucca Mountain s'étend maintenant sur deux décennies. À partir du début des années 1980, le gouvernement a accepté de récupérer les déchets de toute entreprise nucléaire payant un tarif d'un dixième de cent par kilowattheure généré par ses réacteurs. Toutes les entreprises se sont rapidement inscrites. Mais la sélection de Yucca, à 150 kilomètres au nord-ouest de Las Vegas, n'a jamais été motivée par la science. Le site a été choisi par cet auguste groupe de géologues et de physiciens, le Congrès américain. Jusqu'à présent, le ministère de l'Énergie a dépensé environ 6 milliards de dollars pour le développement, y compris la construction d'un tunnel en forme de U de huit kilomètres à travers la montagne, à certains endroits à près de 300 mètres sous la surface. Il prévoit de dépenser au moins 50 milliards de dollars de plus pour construire des dizaines de tunnels latéraux, emballer les déchets dans des conteneurs en acier qui ressemblent à la partie citerne d'un camion à essence, placer les déchets dans les tunnels et exploiter le site pendant 50 à 100 ans avant le sceller pour l'éternité.
Les problèmes ont tourmenté Yucca depuis le début. Lors du débat au Sénat, les partisans ont souligné à quel point il est sec. Yucca est, en fait, situé dans ce qui est maintenant un désert. Mais il s'avère que le sol est humide. Même les quelque 19 centimètres de pluie que la montagne reçoit chaque année sont un problème majeur. Au fil du temps, l'humidité peut corroder même les meilleurs alliages connus de l'homme. La corrosion signifierait que l'eau de pluie s'infiltrant dans le sol pourrait emporter avec elle des matières radioactives et les transporter vers les systèmes d'irrigation et les puits d'eau potable de la région, délivrant des doses substantielles de rayonnement aux générations futures sans méfiance.
La chaleur est un autre problème. Les isotopes radioactifs à vie plus courte dans le combustible irradié, principalement le césium-137 et le strontium-90, donnent à un seul assemblage combustible, fraîchement sorti du réacteur, une puissance calorifique égale à celle d'une vingtaine de sèche-cheveux à main. C'est pourquoi chaque centrale électrique dispose d'une piscine de stockage adjacente qui fait circuler de l'eau de refroidissement. Une fois que le carburant était sous terre à Yucca, il serait suffisamment chaud pour faire bouillir l'eau souterraine en vapeur. La vapeur pourrait corroder les conteneurs ou briser la roche environnante, augmentant l'incertitude quant à un enfouissement sûr. L'épandage des déchets dissiperait la chaleur, mais cela réduirait aussi considérablement la capacité de stockage de Yucca. Ensuite, il y a le problème de la désintégration radioactive. Les particules à haute énergie peuvent interagir avec les matériaux environnants, les briser ou les faire dégager de l'hydrogène, un gaz qui peut exploser ou brûler.
Au début de cette année, des chercheurs de l'Université catholique d'Amérique, embauchés par l'État du Nevada, ont prélevé des échantillons du type de métal que le département de l'énergie souhaite utiliser à Yucca et les ont mis dans de l'eau mélangée aux minéraux présents dans la montagne. Alors qu'une série d'orateurs expliquaient aux journalistes pourquoi le yucca était une mauvaise idée, les chercheurs ont fait sauter le métal sur un brûleur. Au moment où les conférences ont été faites, les échantillons étaient corrodés, certains d'entre eux complètement. La fidélité avec laquelle la cascade a reproduit la chimie de Yucca Mountain est discutable. Mais clairement, Yucca est sujet à de sérieux doutes. Il faut penser à quelque part dans la structure des prémisses de l'ensemble, quelque chose n'allait vraiment pas, dit Stewart Brand, un consultant basé à San Francisco qui a déjà conseillé le gouvernement canadien sur ce qu'il fallait faire avec ses propres déchets.
Refroidisseur de carburant
L'argument contre les fûts est qu'ils ne sont que temporaires, qu'ils ne sont pas destinés à durer plus de 100 ans peut-être, et qu'ils sont une sorte de reddition, laissant le problème des déchets de cette génération à une génération future à résoudre. Pourtant, leur impermanence est exactement ce qui est bien chez eux. Dans un siècle, le combustible irradié des réacteurs sera plus froid et se prêtera mieux à un stockage définitif. En fait, d'ici quelques décennies, la puissance calorifique moyenne de la grappe de combustible sera réduite à deux ou trois sèche-cheveux. Après 150 ans, il ne restera qu'un trente-deuxième du césium et du strontium. Le matériau restant peut être enterré plus près sans faire bouillir l'eau souterraine. Une chaleur réduite signifie une incertitude réduite.
Certes, le combustible usé sera loin d'être sûr après une période relativement courte. Même après 100 ans, il sera toujours si radioactif que quelques minutes d'exposition directe seront mortelles. Il s'écoulera plusieurs, plusieurs, plusieurs milliers d'années avant que ce ne soit un oubli, déclare Geoffrey Schwartz, le gestionnaire de fûts d'Indian Point, qui appartient à Entergy Nuclear. Mais le combustible usé devient plus inoffensif avec le temps.
Le carburant pourrait aussi être plus précieux. Pendant des décennies, les représentants de l'industrie et du gouvernement ont reconnu que le combustible usé des réacteurs contenait une grande quantité d'uranium inutilisé, ainsi qu'un autre très bon combustible de réacteur, le plutonium, qui est produit comme sous-produit du fonctionnement du réacteur. Les deux peuvent être facilement extraits, bien qu'à l'heure actuelle, le prix du nouvel uranium soit si bas et le coût d'extraction si élevé que le retraitement du combustible usé n'est pas pratique. Et le climat politique ne favorise pas une technologie qui fait du combustible potentiel des bombes – le plutonium – un élément du commerce international. Mais les choses pourraient être différentes dans 100 ans. Pour commencer, le même combustible pourrait être retraité beaucoup plus facilement, puisque les composants potentiellement précieux se trouveront dans une matrice de matériaux qui ne sont pas aussi intensément radioactifs.
Et dans 100 ans, les progrès de la technologie de retraitement pourraient rendre l'économie convaincante. La technologie américaine existante date de la guerre froide et implique des étapes chimiques élaborées qui créent de grandes quantités de déchets liquides. Mais une alternative existe : le retraitement électrométallurgique. Bien que la recherche sur la technique ait pris du retard en raison du climat économique, le concept pourrait être pris plus au sérieux à l'avenir. Des électrodes pourraient trier les déchets (les atomes formés lors de la scission de l'uranium) de l'uranium utilisable (l'uranium-235 toujours disponible pour la fission et l'uranium-238 qui peut être transformé en plutonium dans un réacteur), un peu comme les bijoutiers utiliser l'électrométallurgie pour appliquer la plaque d'argent. Les volumes de déchets qui en résulteraient seraient beaucoup plus faibles.
Peut-être plus important encore, dans 100 ans, l'offre et la demande d'énergie pourraient être très différentes. Le combustible nucléaire retraité pourrait bien devenir un élément essentiel de l'approvisionnement énergétique, si le monde est à court de pétrole bon marché et que nous décidons que la combustion du charbon est trop dommageable pour notre atmosphère. Si cela se produit, nous pourrions avoir 1 000 réacteurs nucléaires. D'un autre côté, nous pourrions ne pas avoir de réacteurs, en fonction de l'évolution des sources d'énergie alternatives comme le solaire et l'éolien. À ce stade, c'est difficile à dire, mais nous ne sommes pas obligés de prendre la décision maintenant ; nous pouvons mettre le combustible usé dans des fûts pendant 50 ans et décider ensuite s'il s'agit de blé ou de paille.
Il y a une dernière raison, plus pratique, que l'on peut choisir de retirer le plutonium du combustible usé destiné aux réacteurs : cela facilite le stockage du reste. Pour la plupart, ce qui reste ne sera pas radioactif pendant presque aussi longtemps, et le volume même de matière sera plus faible. Mark Deinert, physicien à l'Université Cornell, affirme que le retraitement, comme le recyclage, élimine environ la moitié des matériaux des déchets, réduisant considérablement les coûts de stockage et doublant efficacement la capacité d'une installation comme Yucca.
Miser sur un meilleur stockage
Alors que les déchets nucléaires seraient plus faciles à gérer dans 50 ou 100 ans, ils nécessiteraient tout de même un isolement pendant plusieurs centaines de milliers d'années. Mais il y a tout lieu de s'attendre à ce que la technologie de stockage s'améliore au cours du siècle prochain. Lorsque nous décidons d'éliminer définitivement les déchets, après retraitement ou sans retraitement, nous pouvons être plus intelligents en métallurgie, géologie et géochimie que nous ne le sommes actuellement.
Aujourd'hui, la technologie de base chez Yucca est un matériau en acier inoxydable appelé alliage 22, recouvert d'un parapluie en titane - un écran anti-goutte contre l'eau qui s'infiltre à travers le toit du tunnel. Cela pourrait sembler aussi primitif dans 100 ans que le Flyer 1903 des frères Wright nous semble en 2004. Ou cela pourrait tout simplement être obsolète. La technologie de lancement spatial pourrait devenir aussi fiable que les avions à réaction le sont aujourd'hui, nous offrant un moyen presque infaillible de jeter des déchets en orbite solaire. Les mystères de la géochimie pourraient être aussi transparents que le code génétique humain le devient, ce qui signifierait que nous pourrions dire avec certitude quel type d'emballage garderait les déchets enfermés pendant les quelques centaines de milliers d'années à venir.
Ou il pourrait y avoir des moyens plus faciles de traiter les déchets. Par exemple, les accélérateurs de particules, couramment utilisés pour fabriquer des isotopes médicaux, pourraient fournir un moyen de rendre les déchets plus inoffensifs. Le principe a déjà été démontré expérimentalement : tirer des particules subatomiques sur des déchets hautement radioactifs peut transformer des matières radioactives à vie longue en matières radioactives à vie courte. Richard A. Meserve, ancien président de la Commission de réglementation nucléaire des États-Unis et maintenant président d'un panel de l'Académie nationale des sciences sur les déchets nucléaires, a déclaré que cette technologie, connue sous le nom de transmutation, pourrait devenir plus pratique dans 100 ans. La technologie des accélérateurs a progressé ces dernières années, dit-il, et il y a fort à parier qu'elle continuera à le faire.
Certaines technologies de stockage alternatives peuvent ne nécessiter que quelques années supplémentaires de recherche et de développement. L'un est l'emballage en céramique. Les céramiques ont une bonne résistance aux radiations et à la chaleur, et elles ne rouillent pas. À l'heure actuelle, personne ne coule des céramiques assez grandes pour contenir des assemblages combustibles, qui mesurent généralement environ quatre mètres de long. Mais il n'y a pas de limite théorique aux tailles des céramiques ; il n'y a tout simplement eu aucune incitation économique à en fabriquer des géants. Il n'y en aura pas non plus, jusqu'à ce que le seul client probable pour eux, le ministère de l'Énergie, décide que le métal qu'il achète actuellement n'est pas à la hauteur.
Une autre alternative consiste à mélanger les déchets avec des céramiques ou des minéraux pour former un matériau semblable à de la roche comprenant environ 20 pour cent de déchets. Les déchets seraient chimiquement liés dans des matériaux stables qui ne sont pas susceptibles de réagir avec l'eau. Avec un délai de grâce de quelques décennies, les ingénieurs pouvaient construire des échantillons et les tester dans des environnements difficiles. Mais même si l'idée existe depuis plus de 10 ans, personne n'y a investi sérieusement de l'argent pour la recherche, puisque son seul client américain possible, l'Energy Department, s'est engagé auprès de Yucca.
Cette situation ne montre aucun signe de changement. Le département de l'Énergie, suivant les ordres du Congrès, a jusqu'à présent refusé d'envisager des alternatives. Man-Sung Yim, chercheur nucléaire à l'Université d'État de Caroline du Nord à Raleigh, affirme que certaines de ces technologies sont déjà matures mais ont été mises de côté dans la précipitation, peut-être futile, du ministère de l'Énergie pour ouvrir Yucca. Ma lecture à ce stade est que les personnes travaillant au bureau du projet Yucca Mountain ne veulent pas vraiment changer la conception. Plus vous apportez de changements, plus les processus sont retardés, dit Yim. C'est dommage, car nous pourrions faire mieux.
Encoffrement central
Mais la poursuite de la solution parfaite (en supposant que le stockage géologique en profondeur puisse même être perfectionné) a ignoré une solution réaliste. Et quand le parfait échoue, comme cela semble maintenant probable, nous nous retrouverons avec quelque chose qu'aucune personne rationnelle n'aurait choisi : des sites de déchets dispersés d'un océan à l'autre, dans des endroits où se trouvaient les réacteurs, chacun avec sa propre force de sécurité, son équipe de maintenance, et zone d'exclusion. Nous sommes ici pour gérer une entreprise aussi efficacement que possible, déclare John Sanchez, le chef de projet qui a supervisé la planification de la plate-forme à Indian Point lorsqu'il travaillait chez Consolidated Edison, l'ancien propriétaire du site. Dans un monde parfait, vous n'auriez pas 60 de quoi que ce soit, si vous pouviez en avoir un. Mais après 20 ans de poursuite de l'élimination géologique et 15 ans de poursuite de Yucca et d'éviter toute mention d'un plan B, une telle solution ad hoc et sous-optimale est en train d'émerger.
Et il émerge sans le soutien du ministère de l'Énergie. Témoignant devant la commission sénatoriale de l'énergie au cours de l'été, Kyle McSlarrow, secrétaire adjoint du ministère de l'Énergie, a déclaré que la poursuite des progrès vers la création d'un dépôt de déchets de haute activité sur le site de Yucca Mountain est absolument essentielle. Le même jour, il a déclaré à un autre comité qu'avec les progrès vers l'ouverture de Yucca, l'industrie a clairement vu que l'option de l'énergie nucléaire était vraiment de retour sur la table. (Le ministère ne rendrait pas McSlarrow ou d'autres fonctionnaires disponibles pour commenter cet article.)
Le stockage en fûts, ce n'est pas joli, mais qu'y a-t-il de mal à l'idée d'un dépôt industriel, quelques hectares réservés pour le siècle prochain, un lieu unique et gardé dans une zone peu peuplée, un lieu qui dans une dizaine d'années être remarquable uniquement parce que c'est un endroit où la neige ne colle pas ? Macfarlane du MIT affirme que rendre un tel site sécurisé et à l'épreuve des terroristes coûterait au plus 6,5 milliards de dollars. Cela ne vaut-il pas le coup ? Combien avons-nous dépensé pour l'Irak ? Regardez ce qu'on a pour cet argent. Et il y a plus de risques ici, dit-elle.
Trouver un site central pose des défis évidents ; personne ne veut de sites de déchets radioactifs dans son jardin. Mais après de longues négociations, un groupe d'ingénieurs des services publics, dont Sanchez, a conclu un accord avec la bande de Skull Valley de la tribu indienne Goshute pour un bail emphytéotique sur une partie de sa réserve à 80 kilomètres à l'ouest de Salt Lake City. La zone abrite déjà un champ de tir de l'armée de l'air, un dépôt de gaz neurotoxique et un incinérateur, et une décharge pour les déchets radioactifs de faible activité ; les Goshutes pensent qu'ils peuvent utiliser le loyer pour s'acheter un terrain dans un quartier plus agréable.
Certains experts pensent que le gouvernement fédéral pourrait reprendre le projet Goshute et le mener à terme, mais il y a un hic – ironique, étant donné les craintes d'une attaque de type 11 septembre contre un site nucléaire. La Commission de réglementation nucléaire a déterminé que le crash d'un F-16 dans les fûts sur son chemin vers ou depuis le site d'essai est un accident crédible. Mais alors qu'un tel accident serait sans aucun doute désastreux, les fûts offrent certains avantages en matière de sécurité par rapport aux piscines à combustible actuelles. Le combustible contenu dans les fûts est beaucoup plus étalé et ne nécessite pas de flux d'eau de refroidissement pour éviter la propagation spontanée d'un incendie. Ainsi, les effets les plus défavorables sont plus limités. Dans tous les cas, un site central distant serait plus facile à protéger avec des défenses aériennes que de nombreux sites dispersés.
Ces sites dispersés créent déjà des problèmes locaux. Les fûts de l'ancien réacteur de Wiscasset, ME, bloquent le réaménagement de la péninsule où ils sont stockés, un site industriel précieux. Un site de fûts près de la centrale nucléaire de Prairie Island à Welch, dans le Minnesota, est adjacent à une garderie tribale et à un casino, ce qui n'est l'idée pour personne d'une solution à long terme. Inévitablement, au lendemain du 11 septembre, les fûts d'Indian Point seront un lieu de peur. Ces résultats sembleront encore plus idiots dans 30 ans, lorsque la plupart des réacteurs à l'origine des déchets auront disparu.
Sanchez se souvient avoir apporté un pique-nique au stand d'érables et de noyers noirs en train d'être remplacés par une dalle de béton pour stocker les déchets nucléaires. Au fil des années, de moins en moins de gens sauront que ces arbres ont existé. Dans plusieurs décennies, alors que les centrales nucléaires vieillissantes d'aujourd'hui seront démantelées, les gens ne se souviendront peut-être pas que les réacteurs eux-mêmes ont existé. Si nous n'agissons pas rapidement, cependant, les fûts de déchets resteront seuls sur cette falaise au-dessus de la rivière Hudson - et dans des dizaines d'autres endroits à travers le pays.