La matière première uranium

L’uranium est la matière première nécessaire à l’exploitation des centrales nucléaires. Il est présent en grandes quantités non seulement partout dans la croûte terrestre, mais aussi dans les océans. En Suisse, les Alpes recèlent davantage d’uranium que le reste du pays. Chacun de nous renferme des traces d’uranium, tout comme notre environnement et de nombreuses eaux minérales. Nous vivons depuis toujours avec l’uranium et la radioactivité. L’uranium est naturel.

L’uranium est un métal lourd présent en grandes quantités partout dans le monde.

L'uranium renferme énormément d'énergie

L’uranium a une très forte densité énergétique. Une centrale nucléaire de 1000 mégawatts comme celle de Gösgen a donc besoin d’environ 20 tonnes seulement (1 mètre cube) d’uranium enrichi par an pour produire quelque 8,5 milliards de kilowattheures d’électricité. En termes de volume, cette quantité d’uranium trouverait facilement place dans un break de classe moyenne. Pour produire 20 tonnes d’uranium enrichi (la proportion d’uranium 235 y est portée de 0,7 à 5%), il faut environ 200 tonnes d’uranium naturel (10 mètres cubes).

Les cinq centrales nucléaires suisses produisent donc quelque 25 milliards de kilowattheures d’électricité par an à partir de 625 tonnes d’uranium naturel environ. Pour obtenir par d’autres moyens une telle quantité, il faudrait disposer, pour cela, de:

  • 9 100 000 tonnes de houille, livrées dans 180 000 wagons de chemin de fer (installation de référence: Voerde, en Allemagne)
  • 4 250 000 tonnes de gaz naturel, livré par des gazoducs de milliers de kilomètres de long (pour être utilisé dans des centrales à cycle combiné de rendement 60%
  • 220 kilomètres carrés de panneaux solaires, ce qui correspond à une bande d’une largeur de presque 700 mètres allant de Genève au lac de Constance ou à la superficie du canton de Neuchâtel (installation de référence:)
  • 5500 éoliennes ultramodernes d’une puissance de 2 mégawatts chacune et produisant annuellement 4,5 millions de kilowattheures en position optimale (installation de référence: Mont Croisin). Avec une distance de 250 mètres entre deux mâts, cela correspondrait à cinq rangées d’éoliennes allant de Genève au lac de Constance, dont seules quelques-unes bénéficieraient d’une situation optimale par rapport aux vents.

Ou bien, pour dire les chose autrement: l’uranium permet de produire une quantité d’électricité infiniment plus grande que toutes les autres sources d’énergie. Ainsi, un volume d’uranium égal à celui du combustible brûlé en une heure dans une centrale à charbon suffirait pour exploiter toutes les centrales nucléaires helvétiques pendant un an.

En termes de densité énergétique, l'uranium surpasse de loin toutes les autres sources d'énergie.

C’est grâce à cela qu’il suffit de trois à quatre pastilles de combustible de la taille d’une bille de verre pour approvisionner une famille de quatre personnes en électricité pendant un an.

L’uranium, combustible nucléaire, sous la forme utilisée dans les centrales nucléaires. Trois à quatre pastilles comme celles-ci permettent d’alimenter en électricité un foyer de quatre personnes pendant un an.

L'uranium est très répandu dans la nature

Une tonne de roches constituant la croûte terrestre contient, en moyenne mondiale, 2 à 4 grammes d’uranium. L’uranium se rencontre donc aussi souvent que les métaux étain ou tungstène, mais beaucoup plus fréquemment que l’argent, et environ 500 fois plus souvent que l’or. Comme beaucoup d’autres métaux, l’uranium n’est pas présent dans les roches sous forme pure, mais à l’état de minerai d’uranium, combiné avec d’autres éléments. Plus de 200 tels minéraux d’uranium naturels sont connus. L’uraninite, un minéral riche en uranium connu sous le nom de pechblende, est également présente en Suisse et très recherchée par les collectionneurs de minerais.

Pechblende (uraninite) avec des produits d'altération de couleur jaune et orange, qui contiennent aussi de l'uranium (photo: musée d'histoire naturelle de Berne, Peter Vollenweider)

Là où la croûte terrestre est particulièrement riche en uranium ou en thorium, on peut en général mesurer une augmentation du rayonnement, qui n’est pas due à l’uranium ni au thorium, mais à leurs produits de désintégration plus fortement radioactifs, que ce soit en Engadine, en Forêt-Noire ou dans l’Etat indien du Kerala, où ce rayonnement naturel est jusqu’à vingt fois plus intense que sur le Plateau suisse. Ce qui n’empêche pas que des hommes vivent dans ces lieux comme dans tout autre endroit «normal».
Pour en savoir plus sur le thème de la radioactivité, cliquez ici.

Un grand nombre de pays producteurs et de sources

A la différence du pétrole, on trouve de l’uranium exploitable dans de nombreux pays. Ensemble, les principaux pays producteurs actuels, le Kazakhstan, le Canada et l’Australie, ont assuré 64% de la production mondiale en 2012. Mais les Etats-Unis, la Russie et le Brésil extraient aussi des quantités d’uranium importantes, de même que des pays africains comme le Niger, la Namibie et l’Afrique du Sud.

En 2012, l’uranium extrait des mines a couvert environ 85% des besoins mondiaux, soit un peu moins de 68 000 tonnes. Le reste provenait de stocks ou du désarmement. Depuis la fin de la guerre froide, les réserves militaires d’uranium des deux principales puissances nucléaires, la Russie et les Etats-Unis, ont été liquidées, la matière susceptible d’être utilisée à des fins d’armement étant très fortement diluée (appauvrie) de façon qu’elle ne puisse plus servir à de telles fins et être utilisée comme combustible pour les centrales nucléaires. Avec cette réutilisation judicieuse de précieuses matières premières, les centrales nucléaires favorisent le désarmement.

Une autre partie de l’uranium destiné aux centrales nucléaires provient du retraitement (recyclage) du combustible nucléaire usagé ou d’un nouvel enrichissement de résidus enrichis. Dans le secteur de l’énergie nucléaire, le recyclage est également un processus judicieux mis à profit par différents pays dans une perspective de protection des ressources et de développement durable. Cependant, un moratoire pour le retraitement, d’une durée de dix ans, est en vigueur en Suisse depuis 2006. Les éléments de combustible usagés sont toutefois conservés en lieu sûr et pourront faire l’objet d’un retraitement ultérieur en fonction des prix de l’uranium et de l’évolution politique.

Les centrales nucléaires suisses achètent leur combustible nucléaire sur le marché mondial et majoritairement en Russie. Il s’agit d’uranium enrichi soit directement, soit par la technique dite de blending consistant à mélanger de l’uranium à faible teneur en U-235, provenant par exemple du retraitement, avec de l’uranium plus fortement enrichi pour atteindre un taux d’enrichissement compatible avec l’utilisation dans une centrale nucléaire. 

La Hague: La filière nucléaire recycle elle aussi: installation de retraitement à La Hague (photo: Areva)

Les réserves d'uranium suffisent encore pour très longtemps

Il n’existe pas de chiffres sûrs relatifs au volume total des gisements d’uranium exploitables sur la terre ferme car de nombreuses régions intéressantes du point de vue géologique n’ont encore été que peu explorées. L’estimation de ce qui est exploitable varie aussi en fonction du prix du marché et de l’évolution technologique. Les chiffres concernant les réserves mondiales d’uranium se réfèrent donc toujours aux gisements connus aujourd’hui et à un prix de vente de l’uranium pour lequel l’exploitation des gisements est économiquement rentable.

Ainsi, avec la consommation actuelle et un prix du kilo d’uranium de 130 francs (prix de l’uranium en 2012), il y a des réserves pour 60 ans dans les gisements d’uranium conventionnels connus. Jusqu’à un prix de 260 dollars le kilo d’uranium, il serait également possible d’exploiter des gisements pour lesquels l’extraction du minerai est plus coûteuse. D’après l’Organisation de coopération et de développement économiques des pays industriels (OCDE), les réserves d’uranium connues suffiraient dans ce cas pour les 100 prochaines années. A cela s’ajoutent les réserves d’uranium encore présumées et non découvertes, dont on estime qu’elles suffiraient pour 250 ans.

Les réserves d’uranium mondiales sont encore très importantes: réserves mondiales d’uranium en 2011 avec un prix de l’uranium de 260 dollars le kilo (en milliers de tonnes d’uranium)

Brûler les ressources fossiles pour produire de l’énergie prive les générations futures de précieuses matières premières limitées, indispensables à l’industrie, à la médecine et à l’agriculture. En revanche, l’uranium est particulièrement bien adapté comme source d’énergie car il est difficilement utilisable à d’autres fins. Il a un rendement extrêmement intéressant: les coûts de combustible ne représentent qu’un faible pourcentage des coûts de production de l’électricité nucléaire. Un tarif de l’uranium nettement plus élevé n’aurait donc que peu de conséquences sur les prix du courant. Et les réserves mondiales d’uranium sont encore largement suffisantes, même en cas d’extension mondiale du recours à l’énergie nucléaire. Cela signifie, à l’avenir aussi, une grande sécurité d’approvisionnement à faibles coûts et à prix stables.
Pour en savoir plus sur les avantages économiques de l’énergie nucléaire, cliquez ici.

Encore plus d'options pour les combustibles à l'avenir

  • Si, un jour, les réserves conventionnelles se raréfient et si l’uranium devient plus cher, celui-ci pourrait également être obtenu comme sous‑produit de la production d’engrais (phosphates).
  • Les terrils des mines d’or et les cendres des centrales à charbon renferment des quantités importantes d’uranium facile à extraire. La durée des réserves atteindrait 500 ans.
  • Avec un prix de l’uranium encore plus élevé, même l’extraction à partir d’eau de mer serait rentable: il s’agit d’un procédé que les Japonais ont déjà expérimenté dans la pratique. Dans l’état actuel de la technologie, la durée des réserves d’uranium monterait à des milliers d’années.
  • La technique moderne des réacteurs ouvre des perspectives entièrement nouvelles pour l’utilisation des combustibles et la durée des réserves. Les «surrégénérateurs rapides», déjà expérimentés techniquement à grande échelle, peuvent produire plus de 50 fois d’énergie à partir de l’uranium que les installations actuelles. Avec de tels surgénérateurs, la durée des réserves d’uranium extractible à faible coût atteindrait des dizaines de milliers d’années.
  • Enfin, le thorium, que l’on rencontre trois fois plus souvent dans la nature que l’uranium, pourrait également être utilisé comme combustible. Actuellement, ce sont surtout l’Inde et la Chine qui ont des programmes à long terme pour la conception de réacteurs capables d’utiliser le thorium. Pour en savoir plus sur ce thème, cliquez ici.

Extraction de l'uranium dans le respect de l'homme et de la nature

Dans les mines, l’uranium est souvent un sous-produit de l’extraction d’autres matières premières, comme le cuivre, l’argent, l’or ou le vanadium. En 2012, environ 7% de l’uranium ont été produits de la sorte. 28% supplémentaires ont été extraits au fond, c’est‑à‑dire dans des galeries souterraines, 20% dans des mines de surface à ciel ouvert. Le gros du reste, 45% de l’uranium extrait, est actuellement obtenu par ce que l’on appelle la lixiviation in situ consistant à extraire l’uranium des roches environnantes au moyen d’un liquide pompé à travers des puits précédemment forés.  

De nos jours, les mines les plus grandes et les plus rentables du monde se trouvent au Canada (McArthur River, extraction au fond), en Australie (Olympic Dam, sous‑produit de l’extraction au fond), au Niger (Arlit, extraction à ciel ouvert) et au Kazakhstan (in situ). Les principales entreprises d’extraction de l’uranium sont la société kazakhe KazAtomProm, la société française Areva et la société canadienne Cameco.

La mine d’uranium Rabbit Lake au Canada. (Photo: Cameco)

Aujourd’hui, la prise de conscience environnementale des sociétés minières est généralement forte. Les atteintes à l’environnement et à la santé des collaborateurs sont réduites au minimum possible. Les mineurs de fond bénéficient d’une protection spéciale. En fonction du lieu d’intervention sont utilisés appareils respiratoires, tenues de protection et outils télécommandés.  

Toutes les mines d’uranium sont placées sous la surveillance des autorités nationales. Beaucoup respectent la norme internationale de management environnemental ISO 14001 et sont certifiées en conséquence. Elles s’engagent ainsi à protéger homme et environnement contre les influences nuisibles et à restaurer le paysage naturel à l’issue de l’exploitation des mines. De même, le processus de certification de la prise de conscience de leur responsabilité sociale par de nombreuses sociétés minières est en cours. La plupart des centrales nucléaires sont également certifiées selon la norme ISO 14001. Elles s’engagent ainsi, entre autres, à veiller à la compatibilité environnementale de leurs fournisseurs. Pour en savoir plus sur le bilan écologique de l’énergie nucléaire, cliquez ici.

Traitement scrupuleux des déchets

L’extraction de l’uranium, comme celle de n’importe quel autre minerai, génère des résidus. De plus, les produits naturels de filiation de l’uranium émettent des rayonnements. Les déchets solides provenant de l’extraction et du traitement du minerai sont également chargés en thorium, en radium et en radon radioactifs. Il faut donc traiter ces déchets avec prudence.  

Les déchets rocheux, aussi appelés tailings, sont triés, les plus gros morceaux étant soit stockés en tas, soit remis dans la mine. Les boues provenant du traitement sont pompées dans des bassins recouverts d’eau pour faire écran à un éventuel rayonnement. A l’arrêt de l’exploitation, ces bassins sont remplis d’argile et de terre, ce qui permet au rayonnement de surface de baisser pour revenir au niveau environnant.