En quelques années, les secteurs du gaz, du solaire et de l'éolien ont connu une transformation radicale. L'industrie nucléaire est désormais prête à se réinventer.
Le combustible à base d'uranium, utilisé dans la quasi-totalité des réacteurs pour la fission nucléaire, nécessite une modernisation urgente. Un réacteur mal contrôlé peut entraîner des incidents graves, avec des rejets radioactifs dans l'environnement. Les experts en énergie nucléaire développent des combustibles améliorés pour accroître la sécurité et l'efficacité des centrales, renforçant ainsi leur compétitivité sur le marché de l'électricité.
Pour la première fois, les scientifiques ont le temps de réfléchir à la manière de limiter la formation d'hydrogène explosif
Dans un réacteur, les atomes d'uranium sont fissionnés, libérant neutrons et chaleur. Les neutrons perpétuent la réaction en chaîne, tandis que la chaleur est convertie en électricité. Des systèmes de contrôle internes et externes évitent une surchauffe, qui pourrait dégrader ou faire fondre le combustible et produire de l'hydrogène.
La plupart des centrales nucléaires mondiales utilisent de l'uranium compacté en pastilles céramiques, empilées dans des crayons alliage de zirconium. Lors de la fission, immergés dans l'eau du réacteur, les neutrons traversent facilement l'enveloppe en zirconium, favorisant la réaction en chaîne. Ce choix, adopté dans les années 1950, minimisait les pertes de neutrons lors d'une production d'uranium coûteuse.
Mais la catastrophe de Fukushima en 2011 a révélé un danger : à haute température, le zirconium réagit violemment avec l'eau et la vapeur, produisant de l'hydrogène explosif.
Les réacteurs de nouvelle génération sont plus avancés, et la production d'uranium optimisée libère les ingénieurs pour concevoir des combustibles plus résistants à la chaleur et moins sujets à la production d'hydrogène.
Depuis Fukushima, entreprises et organismes développent des combustibles tolérants aux accidents (ATF). Quatre types sont en phase de test, compatibles avec les centrales existantes et prêts pour la prochaine décennie.
Trois leaders mondiaux dominent : Framatome (France), Hitachi (Japon) et Westinghouse (États-Unis). Ils testent des revêtements sur zirconium (type 1) ou des alternatives (types 2 et 3) pour limiter les réactions indésirables et améliorer le transfert de chaleur.
L'innovation majeure vient de Lightbridge (États-Unis) : un alliage uranium-zirconium en forme de bâtonnets, plus résistant et efficace, nécessitant un enrichissement uranique supérieur (au-delà de 5 %), ce qui pose des défis réglementaires.
Les tentatives passées d'homologation ont souvent échoué, mais l'optimisme grandit, face à la concurrence des renouvelables et du gaz bon marché.
Des collaborations transatlantiques avancent, et l'OCDE élabore un cadre réglementaire. Le Japon, en débat sur le redémarrage post-Fukushima, pourrait pionnier ces innovations.
Ces combustibles exigent encore tests approfondis, adaptations opérationnelles et approbations. Pourtant, l'industrie nucléaire doit évoluer pour rester compétitive.
