II. Les
Intérêts de la Fusion
D. Un faible impact sur l'environnement.
1. Peu de déchets radioactifs.
Comme nous l'avons signalé précédemment, les combustibles utilisés dans un réacteur de fusion sont abondants, également répartis à travers le monde et de grande densité énergétique.
– Le deutérium est extrait de l’eau de mer et les réserves sont estimées à plusieurs millions d’années.
– Dans un réacteur de fusion, le tritium sera fabriqué in situ à partir du lithium qui est très abondant dans la croûte terrestre et les océans.
De plus, le tritium est un élément radioactif de période radioactive de 12.3 ans. Il est produit et stocké sur site pour une utilisation par le réacteur. Son rayonnement est peu pénétrant puisque 5 millimètres d'air suffisent à l'arrêter. La contamination ne peut donc intervenir qu'en cas d'absorption ou de respiration. Le tritium ne s'accumule pas dans les organismes biologiques : il disparaît naturellement avec une période de l'ordre de 10 jours (période biologique). Sa période radioactive de 12.3 ans fait qu'il disparaît rapidement : au bout de 125 ans, il n'en reste qu'un millième.
Par conséquent, aucun des combustibles de base, le deutérium et le lithium, pas plus que le produit de la réaction, l’hélium (un gaz neutre), ne sont radioactifs et ne contribuent pas à l’effet de serre ou à la destruction de la couche d’ozone.
Si l’on excepte le premier démarrage qui nécessite une charge initiale en tritium, un réacteur de fusion ne demandera pas de transport de matière radioactive.
Des mesures de confinement du tritium et de détritiation de substances contaminées par le tritium devront être prises, mais durant l’opération normale, la dose à laquelle sera exposée la population avoisinant le réacteur sera une fraction de la dose due à la radioactivité naturelle.
A la fin de la vie du réacteur de fusion, les matériaux entourant le plasma et constituant la structure du réacteur seront activés. Sur le plan de l'impact environnemental, le choix pour ces éléments de structure de matériaux à faible activation (ou plus exactement à temps de décroissance rapide) permet de minimiser les quantités de déchets radioactifs. Après une période de 100 ans suivant l'arrêt définitif du réacteur, la majorité (voire la totalité) des matériaux peut être soit considéré comme des déchets de très faible activité (satisfaisant aux normes de déclassification des déchets nucléaires définies par l'AIEA et recommandées par la Commission Européenne) soit recyclé dans la filière nucléaire.
Cette qualité peut être illustrée par une image forte (figure 1) : en moyenne après 100 ans de décroissance, la radioactivité moyenne des matériaux d'un réacteur de fusion est plus faible que celle des cendres du charbon qui aurait produit la même quantité d'énergie. L'élimination des déchets de fusion par la génération qui a contribué à les créer est un objectif tout à fait réalisable. La radioactivité n’est donc pas inhérente à la fusion nucléaire, contrairement à la fission nucléaire ou la réaction elle même mène à la production d’éléments radioactifs de longue durée.
2. Impact global sur l'environnement.
Toute activité humaine agit directement ou indirectement sur l'environnement. La sensibilisation croissante des opinions publiques aux questions environnementales a conduit à s'interroger sur une méthode permettant de mesurer les impacts de l'utilisation de l'énergie. Pour cela, l'Union Européenne, dans le cadre du programme ExternE (Externalities of Energy), a étudié la notion d’externalité associée à la production d’énergie. Toute conséquence (négative ou positive) d’une activité qui n’est pas prise en compte dans le coût de cette activité génère une externalité (ou un coût externe). Les externalités peuvent être assimilées à une unité de mesure permettant de quantifier l'impact sur l'environnement d'une activité : une faible externalité indique un faible impact sur l'environnement. Sommairement, la méthodologie d’évaluation des externalités d’un système de production d’énergie est basée sur l’identification des émissions dues à ce système, puis sur l'étude du transfert des polluants dans l’environnement et enfin sur l'évaluation et la quantification en terme de coûts des impacts sur l’environnement et la santé. Cette analyse est menée à tous les stades de la filière considérée (extraction du combustible, construction de la centrale, exploitation, accident, démantèlement…). Cette analyse permet par exemple la prise en compte des effets néfastes sur la santé de l'exploitation minière ou de la pollution liée à l'utilisation des énergie fossiles (problèmes respiratoires,...).
Les résultats provenant d’une part de l’étude ExternE montrent que les externalités de la filière fusion sont les plus basses de toutes les filières considérées (figure 2). L'énergie de fusion est la filière énergétique présentant les impacts sur l'environnement les plus faibles. Ceci est la conséquence des avantages inhérents de la fusion : pas de pollution atmosphérique en fonctionnement, filière produisant le moins de CO2, ...
3. Une énergie économiquement crédible.
Le graphique ci-après compare les coûts totaux du KWh pour plusieurs énergies.
Coûts globaux typiques pour différentes sources d'énergies.
Source : EURATOM CEA
D. Un faible impact sur l'environnement.
1. Peu de déchets radioactifs.
Comme nous l'avons signalé précédemment, les combustibles utilisés dans un réacteur de fusion sont abondants, également répartis à travers le monde et de grande densité énergétique.
– Le deutérium est extrait de l’eau de mer et les réserves sont estimées à plusieurs millions d’années.
– Dans un réacteur de fusion, le tritium sera fabriqué in situ à partir du lithium qui est très abondant dans la croûte terrestre et les océans.
De plus, le tritium est un élément radioactif de période radioactive de 12.3 ans. Il est produit et stocké sur site pour une utilisation par le réacteur. Son rayonnement est peu pénétrant puisque 5 millimètres d'air suffisent à l'arrêter. La contamination ne peut donc intervenir qu'en cas d'absorption ou de respiration. Le tritium ne s'accumule pas dans les organismes biologiques : il disparaît naturellement avec une période de l'ordre de 10 jours (période biologique). Sa période radioactive de 12.3 ans fait qu'il disparaît rapidement : au bout de 125 ans, il n'en reste qu'un millième.
Par conséquent, aucun des combustibles de base, le deutérium et le lithium, pas plus que le produit de la réaction, l’hélium (un gaz neutre), ne sont radioactifs et ne contribuent pas à l’effet de serre ou à la destruction de la couche d’ozone.
Si l’on excepte le premier démarrage qui nécessite une charge initiale en tritium, un réacteur de fusion ne demandera pas de transport de matière radioactive.
Des mesures de confinement du tritium et de détritiation de substances contaminées par le tritium devront être prises, mais durant l’opération normale, la dose à laquelle sera exposée la population avoisinant le réacteur sera une fraction de la dose due à la radioactivité naturelle.
A la fin de la vie du réacteur de fusion, les matériaux entourant le plasma et constituant la structure du réacteur seront activés. Sur le plan de l'impact environnemental, le choix pour ces éléments de structure de matériaux à faible activation (ou plus exactement à temps de décroissance rapide) permet de minimiser les quantités de déchets radioactifs. Après une période de 100 ans suivant l'arrêt définitif du réacteur, la majorité (voire la totalité) des matériaux peut être soit considéré comme des déchets de très faible activité (satisfaisant aux normes de déclassification des déchets nucléaires définies par l'AIEA et recommandées par la Commission Européenne) soit recyclé dans la filière nucléaire.
Cette qualité peut être illustrée par une image forte (figure 1) : en moyenne après 100 ans de décroissance, la radioactivité moyenne des matériaux d'un réacteur de fusion est plus faible que celle des cendres du charbon qui aurait produit la même quantité d'énergie. L'élimination des déchets de fusion par la génération qui a contribué à les créer est un objectif tout à fait réalisable. La radioactivité n’est donc pas inhérente à la fusion nucléaire, contrairement à la fission nucléaire ou la réaction elle même mène à la production d’éléments radioactifs de longue durée.
2. Impact global sur l'environnement.
Toute activité humaine agit directement ou indirectement sur l'environnement. La sensibilisation croissante des opinions publiques aux questions environnementales a conduit à s'interroger sur une méthode permettant de mesurer les impacts de l'utilisation de l'énergie. Pour cela, l'Union Européenne, dans le cadre du programme ExternE (Externalities of Energy), a étudié la notion d’externalité associée à la production d’énergie. Toute conséquence (négative ou positive) d’une activité qui n’est pas prise en compte dans le coût de cette activité génère une externalité (ou un coût externe). Les externalités peuvent être assimilées à une unité de mesure permettant de quantifier l'impact sur l'environnement d'une activité : une faible externalité indique un faible impact sur l'environnement. Sommairement, la méthodologie d’évaluation des externalités d’un système de production d’énergie est basée sur l’identification des émissions dues à ce système, puis sur l'étude du transfert des polluants dans l’environnement et enfin sur l'évaluation et la quantification en terme de coûts des impacts sur l’environnement et la santé. Cette analyse est menée à tous les stades de la filière considérée (extraction du combustible, construction de la centrale, exploitation, accident, démantèlement…). Cette analyse permet par exemple la prise en compte des effets néfastes sur la santé de l'exploitation minière ou de la pollution liée à l'utilisation des énergie fossiles (problèmes respiratoires,...).
Les résultats provenant d’une part de l’étude ExternE montrent que les externalités de la filière fusion sont les plus basses de toutes les filières considérées (figure 2). L'énergie de fusion est la filière énergétique présentant les impacts sur l'environnement les plus faibles. Ceci est la conséquence des avantages inhérents de la fusion : pas de pollution atmosphérique en fonctionnement, filière produisant le moins de CO2, ...
Figure
2 : Comparaison des externalités (coûts
externes) de plusieurs filières
énergétiques
Source :
EURATOM CEA
3. Une énergie économiquement crédible.
Le graphique ci-après compare les coûts totaux du KWh pour plusieurs énergies.
Coûts globaux typiques pour différentes sources d'énergies.
Source : EURATOM CEA
- --Si l’on tient compte des coûts directs, on constate que ce sont les énergies « classiques », comme le charbon, le gaz et les centrales nucléaires à fission, qui sont les plus compétitives. Malgré tout, la prise en compte des externalités (ces énergies favorisant l'effet de serre) place les centrales nucléaires à fusion devant le charbon et le gaz. Il faut noter cependant que ce graphique ne tient pas compte d'une éventuelle taxe sur les émissions de CO2 responsables de l'effet de serre qui toucherait notamment les filières du gaz et du charbon.
- --Les énergies renouvelables (solaire, hydraulique, éolien,...) présentent un coût global supérieur à celui de la fusion. Concernant le solaire et l'éolien, ce graphique ne prend pas en compte, le coût de stockage de l'énergie qui pourraient doubler les coûts.
- --L'énergie de fusion se situe entre le solaire et l'éolien avec un avantage certain : sa production est constante à toute heure de la journée.
- Cela confirme donc que l'énergie de fusion peut être une filière énergétique crédible.