D. LA NÉCESSAIRE MODERNISATION DU CYCLE AVAL DU COMBUSTIBLE
1. La France maîtrise la « quasi » intégralité du cycle aval du combustible
Comme le souligne l'ASN, « la France est l'un des rares pays présentant sur son territoire l'ensemble des installations permettant la conversion, l'enrichissement, la fabrication, le traitement et le recyclage des matières nucléaires. Elle est devenue une référence à l'échelle mondiale en la matière »654(*). Elle précise que sur le territoire national, « les installations de conversion et d'enrichissement de l'uranium, de fabrication et de retraitement du combustible sont implantées sur cinq sites dans cinq départements ».
Les installations du cycle du combustible en France
Source : ASN
Après son extraction, le minerai d'uranium, purifié et concentré sur les sites miniers, est converti et enrichi par centrifugation pour que son taux d'uranium 235 atteigne de 3 % à 5 %. Cette opération est réalisée dans l'usine Georges Besse 2 exploitée par Orano sur le site de Tricastin. Cet uranium enrichi est ensuite conditionné sous forme de pastilles d'oxyde d'uranium et placé dans des crayons de combustibles réunis sous forme d'assemblages métalliques. L'uranium appauvri est quant à lui entreposé sur place dans l'attente d'une valorisation ultérieure, notamment pour alimenter un futur parc de réacteurs de quatrième génération. Il représente aujourd'hui un stock de plus de 330 000 tonnes.
Après son exploitation, le combustible usé est extrait des réacteurs pour être d'abord refroidi en piscines sur le site des centrales. Il est ensuite transféré vers les usines de retraitement du groupe Orano sur le site de La Hague655(*). Dans l'usine de retraitement, l'uranium dit « de retraitement » (URT), composant 95 % des combustibles, et le plutonium (1 %) contenus dans les combustibles usés sont séparés des produits de fission et des actinides pour être conditionnés puis entreposés dans la perspective d'une valorisation ultérieure. Les déchets radioactifs, qui représentent 4 % des combustibles usés, sont quant à eux stockés en surface pour les moins radioactifs d'entre eux et les autres entreposés dans l'attente d'une solution définitive de stockage actuellement envisagée dans le cadre du projet d'enfouissement Cigéo.
Le cycle du combustible nucléaire en France
Source : ASN
Le plutonium qui est issu du retraitement des combustibles usés est employé pour fabriquer un combustible appelé MOX (mélange d'oxydes d'uranium et de plutonium) utilisé dans 22 réacteurs de 900 MW. Ce combustible issu du recyclage de combustibles usés est produit dans l'usine Melox exploitée par Orano sur le site de Marcoule.
L'uranium de retraitement (URT) peut par ailleurs être enrichi pour être utilisé à nouveau comme combustible, en tant qu'uranium de retraitement enrichi (URE), dans deux réacteurs de 900 MW situés sur le site de Cruas-Meysse. À ce jour une seule usine de conversion de l'URT en URE existe dans le monde. Elle se situe en Russie656(*) et est exploitée par Tenex, une filiale du groupe Rosatom.
Après leur passage en réacteurs, les combustibles recyclés usés MOX et URE sont stockés dans les piscines d'entreposage du site de La Hague dans l'attente d'une possible valorisation, le cas échéant dans des réacteurs de quatrième génération (voir développements infra sur la nécessité de tracer des perspectives concrètes dès aujourd'hui sur la construction d'un parc de réacteurs à neutrons rapides).
Le cycle du combustible en France dans le cadre de
la politique du « mono-recyclage »
Source : RTE, Futurs énergétiques 2050
2. Le cycle aval nécessite un « grand carénage » et de nouvelles installations à horizon 2050
L'actuelle PPE prévoyait le maintien des installations de retraitement et de recyclage des combustibles nucléaires jusqu'en 2040. Compte-tenu des perspectives de prolongation du parc nucléaire existant et du programme de nouveau nucléaire il était devenu extrêmement urgent de prendre des décisions sur la stratégie de long terme de la France en matière de traitement des combustibles usés. La poursuite de la politique de traitement et recyclage, visant notamment à moins dépendre des ressources naturelles d'uranium, suppose d'engager très rapidement des opérations de modernisation des installations actuelles et de construction de nouvelles unités. Cette urgence avait notamment été rappelée avec solennité par le président de l'ASN à l'occasion d'une table ronde organisée par la commission d'enquête le 6 février 2024.
À cette occasion, le président de l'ASN avait ainsi souligné les deux horizons majeurs qui détermineront l'avenir des installations du cycle du combustible.
Premièrement, pour parvenir à garantir le bon fonctionnement des installations actuelles jusqu'en 2040, un « grand carénage » s'impose. Dans ses réponses écrites au questionnaire de la commission d'enquête, l'ASN a ainsi résumé ce premier enjeu : « d'ici à 2040, il est urgent de rendre plus résilient l'ensemble de la chaîne d'installations et d'ateliers de gestion aval du combustible pour permettre d'atteindre, dans des conditions sûres, l'horizon 2040 fixé dans la PPE actuelle. Ceci passe par des mesures à mettre en oeuvre sans tarder pour atteindre cet horizon, comme par exemple la consolidation de la production de combustibles MOX et la réalisation de travaux conséquents de jouvence et d'amélioration de la sûreté identifiés lors des réexamens des installations concernées ».
En effet, l'essentiel des ateliers des usines de retraitement d'Orano à La Hague ont été mis en service en 1990 et l'usine de Melox date de la même époque. Aussi, l'ASN considère-t-elle que « la maîtrise du vieillissement de ces installations est un enjeu majeur ». L'usine de Melox a notamment connu des difficultés sérieuses de fonctionnement il y a quelques années liées à un déficit de maintenance et à un changement de procédé industriel. Si sa situation s'est récemment améliorée, l'ASN considère que « le fonctionnement du cycle du combustible présente toujours peu de marges en cas d'aléas ».
Lors de la table ronde du 6 février 2024 précitée, le président de l'ASN avait apporté des précisions s'agissant des besoins de sécurisation des unités de retraitement exploitées par Orano sur le site de La Hague : « il y a un sujet de « dérisquage » des installations de La Hague aujourd'hui. Aujourd'hui, il y a deux unités de retraitement. Ce sont des lignes totalement en silo. Elles ne sont pas interconnectées. Si une partie de la ligne qui est défaillante, on ne peut pas réorienter le flux sur l'autre ligne. Un certain nombre de postes ne sont pas dédoublés ; ils sont uniques. Un aléa peut bloquer la totalité de l'usine. Il faut donc sécuriser ces postes ».
En juillet 2023, dans son rapport précité sur l'évaluation des coûts de production du nucléaire existant, la CRE avait estimé à 27 milliards d'euros les dépenses d'investissements nécessaires à la modernisation des installations exploitées par Orano à La Hague et Marcoule afin qu'elles puissent fonctionner jusqu'en 2040.
L'évaluation par l'ASN de la situation des différentes installations du cycle aval du combustible en France
Les usines Philippe Coste et Georges Besse 2 sont récentes et présentent de bons résultats opérationnels.
L'usine Framatome FBFC ne présente pas de problème opérationnel majeur.
Les usines de La Hague comportent de nombreux ateliers d'âges hétérogènes (ainsi que de nombreux ateliers en démantèlement) et présentent des enjeux forts de vieillissement, et des caractéristiques de conception qui ne correspondent pas toutes aux standards actuels. Sa productivité est exposée à des fragilités opérationnelles. Plusieurs événements récents ont nécessité des arrêts de production, pas toujours anticipés.
Enfin l'usine Melox a connu d'importants dysfonctionnements dans les années récentes, qui se sont traduits par des baisses de production. La production remonte progressivement, en lien avec les efforts de rattrapage de maintenance entrepris par l'exploitant.
Compte tenu de la forte interdépendance des installations assurant les différentes étapes du cycle du combustible, les aléas de production de chacune impactent l'équilibre de l'ensemble de la chaîne et se traduisent principalement par des besoins en entreposage pour les matières qui s'accumulent. Cela est particulièrement le cas pour les besoins en entreposage de combustibles usés en piscine à La Hague, avec un risque de saturation des piscines en cas de dysfonctionnement majeur du retraitement (les marges de volume disponible sont très réduites). En cas de saturation des piscines de La Hague, l'impossibilité d'évacuer le combustible usé des réacteurs d'EDF pourrait impliquer leur mise à l'arrêt, impactant la production nationale d'électricité. Les dysfonctionnements de Melox ont quant à eux provoqué une hausse de la production de rebuts, à leur tour entreposés à La Hague et sans usage direct.
Source : réponses écrites de l'ASN au questionnaire de la commission d'enquête
Le deuxième horizon déterminant pour les installations du cycle aval du combustible, qui nécessite des prises de décisions et des engagements immédiats compte-tenu de l'ampleur des études, des investissements et des chantiers nécessaires, est l'après 2040. En cas de maintien de la stratégie de retraitement-recyclage, une prolongation des unités actuelles et la construction de nouvelles installations s'imposent.
Les principaux enjeux relatifs aux installations du cycle aval (ASN)
Les enjeux principaux pour les usines du cycle, dans l'hypothèse d'une poursuite du retraitement, sont les suivants :
- Assurer le maintien et le progrès du niveau de sûreté des ateliers de l'usine de La Hague malgré leur vieillissement et leurs limites de conception, jusqu'à l'horizon 2040 voire au-delà en fonction du délai de mise en service de futurs nouveaux ateliers. Cela nécessitera une revue détaillée de l'état des ateliers et un investissement fort pour leur renforcement et leur pérennité, à la manière du « grand carénage » engagé pour les réacteurs d'EDF.
- Conforter et stabiliser la capacité à produire du combustible MOX en toute sûreté et avec le niveau de qualité requis, afin de maintenir le flux de retraitement et ainsi la maîtrise des inventaires de combustibles usés et des matières qui en sont issues. Cela pourrait nécessiter à court terme la construction d'une nouvelle usine de fabrication de MOX.
- Renforcer les capacités d'entreposage de combustibles usés par la mise en place de nouvelles capacités (nouvelle piscine) présentant le meilleur niveau de sûreté, avec un horizon de temps compatible avec les besoins d'entreposage des combustibles usés notamment les MOX (qui peuvent nécessiter plusieurs décennies d'entreposage avant leur éventuel retraitement), et éloigner ainsi le risque de saturation des capacités actuelles. Il conviendra, en l'attente d'une telle solution pérenne, de mettre en place des parades (densification, entreposage à sec) afin de limiter le risque de saturation à un niveau acceptable. Celles-ci ne sauraient cependant constituer une réponse pérenne au besoin en entreposage.
- Entreprendre au plus tôt la conception puis la construction de futurs ateliers de retraitement à La Hague, qui prendront le relais d'UP2-800 et UP3 pour assurer la poursuite de la politique de retraitement, annoncée à l'issue du conseil de politique nucléaire de février 2024. La conception de ces ateliers devra intégrer les standards de sûreté les plus récents, ainsi que des marges de nature capacitaire (volumes, tonnages) et technologiques (retraitement de combustibles variés ou particuliers) afin de faire face aux besoins futurs du parc de réacteurs français et d'apporter le cas échéant des solutions de gestion pour des combustibles particuliers historiques.
Source : réponses écrites de l'ASN au questionnaire de la commission d'enquête
À l'issue d'un conseil de politique nucléaire qui s'est tenu le 26 février 2024, le président de la République a annoncé la poursuite des « grandes orientations de la politique française sur l'aval du cycle combinant le retraitement, la réutilisation des combustibles usagés et la fermeture du cycle ». En cela, il a confirmé le choix de long terme visant à poursuivre la stratégie française de retraitement des combustibles nucléaires pour le parc actuel comme pour les nouveaux réacteurs à construire.
Le 7 mars 2024, lors d'un déplacement à La Hague, le ministre chargé de l'économie et des finances a confirmé que les usines de retraitement et de recyclage des combustibles de La Hague et de Marcoule (Melox) seraient prolongées « a minima jusqu'en 2100 ». Par ailleurs, il a aussi annoncé le lancement d'études pour la construction d'une nouvelle usine de fabrication de combustibles MOX sur le site de La Hague et d'une nouvelle usine de retraitement, également à La Hague, à horizon 2045-2050.
Les modalités de financement des investissements nécessaires à la prolongation des unités actuelles et pour la construction des nouvelles installations ne sont cependant pas encore connues, ni d'ailleurs le coût prévisionnel de ces opérations. Dans ses scénarios prospectifs à horizon 2050, RTE estimait en 2021 à plusieurs centaines de millions d'euros par an les coûts complets des infrastructures du cycle aval du combustible soit environ 3 à 4 euros par MWh.
La conception des nouvelles installations de retraitement et de recyclage est indissociable du choix de très long terme, à l'horizon a minima de la fin du siècle, de l'avenir de la filière nucléaire et notamment de la construction d'un nouveau parc de réacteurs de quatrième génération. En effet, la conception de ces nouvelles installations, qui doit être définie dans les années qui viennent, doit s'inscrire dans cette perspective de très long terme. En réponse au questionnaire de la commission d'enquête, l'ASN a insisté sur cet enjeu décisif pour le futur énergétique de notre pays. Pour elle, la conception des nouvelles installations suppose « de faire des choix technologiques structurants : monorecyclage, multirecyclage en réacteurs à eau pressurisée (REP), ou recyclage dans un parc de réacteurs à neutrons rapides. En effet, ces trois options conduisent chacune à une usine différente. Ainsi, pour la période postérieure à 2040, les décisions industrielles doivent être prises dès 2025 ».
En cohérence avec sa recommandation visant à replacer la France sur la voie de la construction d'un parc de réacteurs de quatrième génération au cours de la seconde moitié du siècle, la commission d'enquête estime indispensable de décider immédiatement de construire de nouvelles installations de retraitement et recyclage qui s'inscrivent pleinement dans cette perspective.
L'horizon du risque de saturation des capacités d'entreposage de combustibles usés vient d'être décalé de dix ans
Une problématique spécifique avait été identifiée concernant un risque de saturation des capacités d'entreposages de combustibles. En effet, en juin 2023, EDF estimait encore que des risques de saturation des piscines de La Hague pouvait être envisagé à l'horizon 2030. Pour répondre à cet enjeu, EDF avait lancé le projet de la construction d'une nouvelle piscine d'entreposage de long terme sur le site de La Hague pour une mise en service envisagé vers 2034 et un coût prévisionnel qui pourrait atteindre deux milliards d'euros.
En attendant de pouvoir disposer de cette nouvelle piscine, plusieurs types de mesures provisoires ont également été entreprises par Orano et EDF :
- un projet de densification des piscines prévu à horizon 2025 permettant d'augmenter d'environ 30 % les capacités d'entreposage disponibles ;
- l'étude d'une solution complémentaire d'entreposage à sec de combustible usé qui pourrait être développée d'ici à 2030.
Cependant, en raison des perspectives de prolongation des réacteurs du parc en exploitation, le risque de saturation des piscines apparaît finalement moins sensible et son horizon a désormais été décalé de dix ans, en 2040. Après l'audition d'Orano et d'EDF le 11 avril 2024 par le collège de l'ASN sur cette question, le président de l'autorité de sûreté a reconnu le 16 mai dernier657(*), que l'horizon de saturation de la piscine de l'usine Orano de La Hague devait être reconsidéré.
Source : commission d'enquête
3. La constitution d'une filière souveraine d'uranium de retraitement enrichi
L'invasion russe de l'Ukraine a mis en évidence une fragilité du cycle du combustible nucléaire français qu'il est impossible d'occulter. La dépendance de la France à l'égard de la Russie au titre de la technologie d'enrichissement d'uranium de retraitement (URT). En mars 2024, EDF a d'ailleurs confirmé maintenir ses importations d'uranium de retraitement enrichi en Russie sur la base d'un contrat qu'elle a conclu en 2018 avec la société Tenex, filiale du groupe Rosatom.
L'enrichissement de l'uranium de retraitement (URT) réalisé pour EDF en Russie
En ce qui concerne l'uranium enrichi, EDF recevait, jusqu'en décembre 2022, de Russie de l'uranium de retraitement (URT) enrichi (appelé URE), plus précisément issu de l'uranium lui-même issu des combustibles usés de ses réacteurs après retraitement à la Hague. Encore valorisable (car contenant environ 0,9 % d'uranium 235), cette matière peut être convertie et à nouveau enrichie pour être recyclée dans nos réacteurs, ce qui permet d'économiser de la ressource minière, jusqu'à 15 % potentiellement. Disposant d'un stock d'environ 25 000 tonnes d'URT, qui s'accroît de 1 045 tonnes par an, EDF a décidé en 2018 de relancer leur exploitation et a passé un contrat, après appel d'offres, avec l'entreprise russe Rosatom pour convertir et enrichir son URT. Mais cet uranium est toujours la propriété d'EDF.
L'enjeu n'était pas d'accéder à une technologie qu'Orano n'aurait pas, mais de renforcer l'économie circulaire du combustible nucléaire, en évitant de consacrer un atelier exclusivement à la conversion de l'URT, au détriment de l'enrichissement de l'uranium naturel.
Contrairement à d'autres pays européens, il ne s'agissait pas d'importations d'uranium naturel depuis la Russie vers la France ; celles-ci se sont effondrées depuis 2016-2017. Au demeurant, notre pays peut se passer de cette source. Parallèlement Orano a signalé son projet d'augmenter ses capacités d'enrichissement de l'uranium à Tricastin, d'ici 2028, pour se substituer à une partie des importations russes en Europe. Orano considère disposer également des capacités de réenrichir l'URT dans son usine Georges Besse II sous réserve de certains investissements ; il se dit également capable de construire un atelier de conversion pour la phase préliminaire.
Source : Assemblée nationale, Rapport n° 1028 fait au nom de la commission d'enquête visant à établir les raisons de la perte de souveraineté et d'indépendance énergétique de la France, 2023
Les étapes actuelles de la filière d'uranium de retraitement enrichi
La filière industrielle mise en oeuvre pour la filière d'uranium de retraitement enrichi est composée de trois maillons :
La phase de conversion chimique de l'URT, réalisée à 100 % en Russie ;
La phase d'enrichissement, réalisée à 50 % en Russie et à 50 % aux Pays-Bas ;
La phase de fabrication des assemblages combustibles, réalisée à 100 % en par Framatome en France, à Romans-sur-Isère.
Source : réponses d'EDF à la contribution relative à la loi de programmation énergie climat, juin 2023
Des réflexions sont en cours pour prévoir la construction d'une usine de conversion de l'uranium de retraitement en Europe de l'Ouest, le cas échéant en France, afin de mettre un terme à cette dépendance de la Russie, absolument injustifiable dans le contexte géopolitique actuel. Ce projet, sur lequel Orano travaille, nécessitera d'importants investissements. La stratégie française pour l'énergie et le climat prévoit d'ailleurs explicitement de « mettre en oeuvre une filière industrielle européenne de conversion et d'enrichissement de l'uranium de retraitement ». Ce sujet doit être discuté lors du prochain conseil de politique nucléaire prévu en octobre 2024.
La commission d'enquête estime nécessaire de constituer une filière souveraine d'uranium de retraitement enrichi.
Au-delà même de cette question mais toujours en lien avec les réalités géopolitique actuelles, l'ASN a souligné à la commission d'enquête un autre enjeu essentiel à la garantie de la souveraineté européenne et de la filière nucléaire sur l'ensemble du continent. Il s'agit de la nécessité de développer une solution européenne souveraine visant à desservir en combustible les réacteurs d'Europe de l'Est de conception russe. Faute de quoi ces pays resteraient à la merci de l'arme énergétique dont use la Russie à l'encontre de l'Europe.
* 654 Site internet de l'ASN.
* 655 Les usines UP2-800 et UP3.
* 656 À Seversk, en Sibérie.
* 657 À l'occasion de la présentation du rapport annuel de l'ASN devant l'Office parlementaire d'évaluation des choix scientifiques et technologiques (OPECST).