Pour ses besoins militaires, la France a accru la quantité de plutonium provenant de ses réacteurs explicitement militaires, G1, G2 et G3, ainsi que du réacteur civil UNGG de Chinon appartenant à l’EDF. En 1963, le principe d’un armement nucléaire tactique a été retenu par le général de Gaulle, mais la fabrication des armes a dû être remise à plus tard faute de plutonium aussi bien que de crédits. En 1966, le Conseil de défense a pris la décision de prélever la quantité de matière fissile nécessaire sur le programme civil [Barrillot 92]. En conséquence, la France n’a jamais défini de séparation entre ses programmes nucléaires civils et militaires.

Les militaires ont, par la suite, obtenu du plutonium des couvertures du surgénérateur Phénix qui est entré en service en 1973, et des deux réacteurs tritigènes appelés Célestin, lesquels ont commencé à fonctionner en mode plutonigène vers 1978 (tous les deux sur le site de Marcoule). Les Célestin étaient officiellement militaires, mais Phénix appartenait conjointement au CEA et à l’EDF.

Aujourd’hui, la France produit plus de plutonium qu’elle ne peut en consommer. Chacun des réacteurs d’EDF décharge environ 20 t de combustible chaque année, contenant environ 200 kg de plutonium. Le retraitement a pris fin à UP1 et à APM en 1997; et aujourd’hui, UP2-800 qui retraite le combustible français, et UP3 qui retraite le combustible étranger, totalisent une capacité nominale de 1 600 t/an de combustible oxyde, soit environ 16 t/an de plutonium.

Les militaires français ne cherchent plus à obtenir du plutonium. Dans le cas où ils viendraient à manquer à nouveau de plutonium pour d’éventuelles armes, ils pourraient recycler le plutonium de leurs têtes de missiles démantelées. Le retraitement visant à produire du plutonium à des fins explicitement militaires a pris fin à Marcoule en 1994 [Ener 15.xi.93].

Le programme des surgénérateurs s’est avéré être un échec cuisant. Le seul surgénérateur français de dimension industrielle, Superphénix (1240 MW), n’a produit que 8,2 TWh d’électricité pendant les dix années pendant lesquels il a été couplé au réseau, soit l’équivalent de six mois de fonctionnement à pleine capacité. En 1998, le gouvernement a donné l’ordre de commencer le processus de mise à l’arrêt définitif en vue de son démantèlement. [DSIN 98].

La France a rendu un rapport à l’AIEA donnant la liste des quantités de plutonium civil en France à la fin 1999 :

Plutonium civil non-irradié

- Plutonium séparé et non irradié entreposé dans les usines de retraitement : 55,0 t

- Plutonium séparé en cours de fabrication, et plutonium contenu dans des produits semi-finis dans des installations de fabrication de combustible ou d’autres installations : 13,0 t

- Plutonium contenu dans du combustible MOX non-irradié ou dans d’autres produits fabriqués, dans les centrales ou d’autres installations : 8,2 t

- Plutonium séparé et non irradié entreposé dans d’autres installations (ce chiffre comprend les estimations du plutonium dans du combustible en cours de retraitement et du plutonium séparé présent sur les sites de recherche) : 5,0 t

Plutonium contenu dans le combustible civile irradié

- Plutonium contenu dans le combustible usé dans les piscines des réacteurs : 80,0 t

- Plutonium contenu dans le combustible usé en attente de retraitement dans les usines de retraitement: 79,2 t

- Plutonium contenu dans le combustible irradié entreposé sur d’autres types de sites, notamment les installations de recherche: 0,6 t

Au total, 241,0 t de plutonium, dont 37,7 t de plutonium séparé appartiennent à des organismes étrangers. (Moins de 50 kg de plutonium français séparé non listés ci-dessus sont détenus dans des installations non-spécifiées situées à l’étranger.) [INFCIRC/549/Add.5/3, 19.iii.01]. De ces 241,0 t, qui représentent le total fin 1999, 81,2 t représentent du plutonium séparé, et 159,8 t du plutonium contenu dans le combustible irradié. En 1996, le total du plutonium séparé et du plutonium dans le combustible était de 206 t [Industrie 96] ; en 1998, 234,7 t.

Entre fin 1994 et fin 1997, les stocks de plutonium séparés en France (français et étranger) sont passés de 42,9 t à 72,3 t, et les stocks de plutonium français de 21,9 à 38,7 t [Takagi 99]. La vitesse d’augmentation du stock français s’est ralentie depuis lors, mais le stock continue à s’accroître. Selon les chiffres annoncés par la France à l’AIEA, ce stock était de 40,3 tonnes à la fin 1998 et 43,5 t fin 1999.

La France a investi plusieurs dizaines de milliards de francs dans des usines de retraitement. Pour justifier la poursuite du retraitement, l’industrie doit aujourd’hui démontrer qu’elle maîtrise les flux de plutonium et que cette filière possède un intérêt. Depuis la fin prématurée des surgénérateurs, le plutonium est partiellement utilisé dans le combustible MOX pour les réacteurs REP. En mars 2000, EDF a moxait son vingtième réacteur [CLIGard 27.vi.00]. Parallèlement, la France étudie des méthodes d’incinération du plutonium.

I.A. La politique d’EDF

EDF décharge environ 1 200 t de combustible irradié par an. Officiellement, l’entreprise d’état veut atteindre ‘l’égalité des flux’, c’est à dire ne pas obtenir plus de plutonium séparé qu’elle ne peut en utiliser à court terme dans le combustible MOX.

En privé, les dirigeants d’EDF admettent que le retraitement et la fabrication du MOX sont beaucoup trop chers et rendent l’exploitation des réacteurs plus complexe en terme de sûreté. Mais EDF n’est pas seule à prendre des décisions à ce niveau, le lobby du plutonium est puissant, et l’argument des quelques milliers d’emplois de La Hague pèse lourd. Par conséquent, selon les informations obtenues par WISE-Paris, le précédent ministre de l’industrie, Frank Borotra, rédigea en juillet 1996 une lettre adressée à EDF, demandant en particulier l’augmentation du nombre de réacteurs chargés en MOX et le maintien des outils industriels de la Cogéma. WISE-Paris n’a jamais réussi à obtenir une copie de la lettre, en dépit des demandes aux ministres concernés, mais le passage du nombre de réacteurs moxés de 8 à 14 entre le début de l’année 1996 et la fin de l’année 1997 semble être lié à cette lettre [Takagi 99].

Le second rapport de la Commission Nationale d’Evaluation (CNE), publié mi-1996 constate : « en 1996, EDF a fait connaître à la Commission sa politique industrielle fondée sur le retraitement à partir de l’an 2000 de 850 tonnes/an de combustibles (sur les 1 200 tonnes/an issues des centrales) et le monorecyclage [un seul passage en réacteur] du plutonium récupéré dans les combustibles MOX. Les combustibles irradiés non retraités, 350 tonnes/an, 215 tonnes oxyde d’uranium et 135 tonnes de MOX, seront entreposés sous eau dans l’attente d’une décision quant à leur devenir définitif (retraitement différé ou stockage).»

Aujourd’hui, la stratégie reste la même, mais EDF est moins réticente que par le passé à montrer son manque d’enthousiasme à l’égard du retraitement et de la séparation du plutonium. Selon le cinquième rapport de la CNE (celui de 1999), « Aujourd’hui, EDF ne justifie pas la politique du monorecyclage sous l’angle énergétique, mais la présente davantage comme un mode de gestion de l’aval du cycle par la concentration du plutonium, visant ainsi à limiter la quantité de combustibles usés non retraités et mis en entreposage .»

Selon l’EDF, les 8 à 8,5 t de plutonium extraites chaque année des combustibles usés français fourniraient assez de MOX pour 22 réacteurs [NucF 1.v.00]. Les 16 tranches du palier appelé CP1 (900 MW) ont été autorisées à utiliser du combustible MOX dès leur mise en service. En 1998, EDF a reçu l’autorisation d’utiliser du MOX également dans les quatre réacteurs de la centrale de Chinon du palier CP2 (900 MW). EDF a affiché son intention de demander l’autorisation d’utiliser du MOX dans chacune des 12 tranches CP2 afin d’assurer la flexibilité nécessaire pour consommer le MOX produit, dans le cas où un ou plusieurs réacteurs ne fonctionneraient pas pendant une période définie. Néanmoins, Christian Pierret, Secrétaire d’Etat à l’Industrie, a indiqué en octobre 1997 : « Nous n’envisageons pas de charger en combustible MOX les 28 tranches qui pourraient en recevoir » [Takagi 99] ; et pendant deux ans le ministre de l’environnement a bloqué les autorisations que l’EDF a demandées pour les réacteurs Gravelines C5 et C6. Le nombre de tranches autorisées reste donc de vingt mi 2001.

I.B. Cogéma et le MOX

Contrairement à EDF, la Cogéma fait toujours preuve d’enthousiasme à l’égard du MOX en tant que source d’énergie. Pour profiter au maximum de son expérience de fabrication de MOX, la société s’est tournée vers les électriciens étrangers depuis une dizaine d’années. L’établissement CFCa de Cogéma à Cadarache travaille essentiellement pour les électriciens Allemands. Cogéma a construit une deuxième ligne de production à l’usine Melox destinée à la fabrication de combustibles pour réacteurs à eau bouillante. Ce combustible sera forcément utilisé pour les clients japonais et/ou allemands, puisque le parc d’EDF ne comporte que des réacteurs à eau pressurisée.

L’extension en question, que Cogéma appelle « l’aménagement Melox » porte sur 30 à 80 t/an en fonction du mode d’exploitation. L’autorisation de mise en service de l’extension ne permet pas à la Cogéma d’augmenter la capacité nominale de l’usine. Néanmoins, la Cogéma a indiqué qu’elle pourrait, une fois l’autorisation nécessaire accordée, produire à Melox 250 t/an de MOX en exploitation 5x8 (5 équipes, 8 heures par équipe) sur l’installation de base et l’extension. Si cette nouvelle autorisation n’est pas accordée, Melox devra réduire sa production destinée à EDF pour pouvoir produire du MOX pour l’exportation.

Avec l’autorisation de production actuelle (115 t d’oxyde soit 101,3 t de métal lourd par an), la Cogéma n’est pas capable de produire assez de MOX pour stabiliser le stock de plutonium séparé d’EDF, et ceci même si Melox produisait exclusivement du MOX pour l’électricien français. En 2000, avec un combustible MOX enrichi en plutonium à 6 % environ, il faudrait produire environ 140 t métal lourd (ML) de MOX pour résorber le flux annuel de 8,5 t de plutonium, produit à partir du retraitement des 850 t de combustibles usés d’EDF. « Au taux maximal de 7,08 % de plutonium dans le MOX autorisé depuis la fin 1998, la production totale de Melox, 101,3 tonnes, ne permet pas d’écouler plus de 7,2  t de plutonium par an. » [WISE ATPu 00]. Néanmoins, la Cogéma a réalisé dans Melox les « premières fabrications de combustibles MOX japonais pour la compagnie électrique Kansai en 1999 » [CLIGard 27.vi.00]. De plus, Cogéma demande actuellement au Gouvernement d’autoriser le transfert de production de MOX allemand de Cadarache à Melox pour permettre la fermeture de l’ATPu. Cette dernière est réclamée par la DSIN depuis 1995 en raison du risque sismique lié à la région (voir le chapitre sur Cadarache). Cogéma a mis en place une situation dans laquelle elle pense apparemment pouvoir forcer le Gouvernement à autoriser l’usine Melox à produire plus de 115 t/an [Wise ATPu 00].

I.C. Les inconvénients de MOX

Seuls les pays qui souhaitent trouver un moyen d’utiliser leur plutonium séparé sont susceptibles de recourir aux services de la Cogéma. La production de MOX (6-7 MF par t) est nettement plus coûteuse que la production de combustible standard (2-3 MF par t). Dans leur étude pour le premier ministre Lionel Jospin, « Etude économique prospective de la filière nucléaire » Jean-Michel Charpin, Benjamin Dessus, et René Pellat ont constaté que l’option d’arrêt du retraitement en 2010 coûterait moins cher que les options comportant le retraitement et la production de MOX [Charpin 00].

Le plutonium civil séparé est parfaitement utilisable pour la fabrication de bombes, et les transports de plutonium et de combustibles au plutonium engendrent des risques significatifs en cas d’accident de la route aussi bien qu’en cas de vol. Par conséquent, son transport et son utilisation nécessitent des mesures de surveillance et de protection coûteuses à mettre en œuvre, et qui sont susceptibles d’empiéter sur les libertés civiles. De plus, le MOX rend plus complexe l’organisation de sa manipulation et la sûreté même du réacteur.

Les difficultés de l’utilisation du MOX dans des réacteurs à eau pressurisée sont de différents ordres, et conduisent à rendre l’exploitation des réacteurs plus compliquée que dans le cas du combustible à l’oxyde d’uranium :

- constitution de trois teneurs en plutonium différents (trizonage), la teneur étant plus forte dans les assemblages au centre du cœur que dans les assemblages à sa périphérie ;

- dégagement sensiblement et systématiquement supérieur de gaz de fission du MOX, qui augmente fortement avec le taux de combustion ;

- variation de la composition isotopique du plutonium de lot en lot ;

- augmentation dans la rapidité des changements du niveau de puissance (ie de la réactivité) du réacteur ;

- réduction de l’efficacité d’absorption des barres de contrôle ;

- puissance résiduelle du combustible plus élevée après déchargement.

L’augmentation des taux de combustion du MOX, utilisés pour en rentabiliser l’utilisation conduit à une augmentation importante de la teneur moyenne en plutonium. En 1999, la DSIN a autorisé l’utilisation de MOX à une teneur moyenne de 7,08% de plutonium par assemblage, au lieu de 5.03% précédemment. EDF souhaiterait maintenant obtenir l’autorisation d’utiliser du MOX avec une teneur moyenne de 8,65% de plutonium, et 9,8% en moyenne pour la zone centrale de l’assemblage. Ces changements ne peuvent que rendre l’utilisation du MOX que plus délicate encore.

Comme on l’a noté plus haut, les 101,3 t ML de MOX fabriquées à Melox ne consomment pas en totalité les 8 à 8,5 t de plutonium résultant du retraitement annuel des 850 t de combustibles d’EDF. Par conséquent, dans un futur proche, le stock de plutonium séparé continuera de croître. Si Melox reçoit l’autorisation d’utiliser l’ensemble des 8 à 8,5 t de plutonium séparé annuellement pour EDF, le stock de plutonium séparé d’EDF se stabilisera mais ne diminuera pas. De plus, le stock de combustible irradié va continuer à croître. EDF stocke actuellement de l’ordre de 10 300 t de combustible irradié, dont 7 000 t à La Hague au 31 mai 2001. Comme nous l’avons déjà mentionné, le retraitement de 850 t/an de combustible laisse 300 à 350 t de combustible irradié, y compris du combustible MOX irradié, qu’il faut ajouter au stock existant chaque année. EDF n’a en 2000 aucune intention de retraiter le MOX irradié.

Depuis 1987, le CEA a entrepris des études à Fontenay et à Marcoule pour évaluer la « retraitabilité » du MOX/REP. En fait, des responsables de Cogéma ont annoncé en 1995 que la société est « en mesure de proposer des services de retraitement » de MOX dans UP2-400 [Gillet 95]. Les installations UP2-800 et UP3 ne sont pas dimensionnées pour le retraitement de combustible MOX, mais la Cogéma a demandé l’autorisation de retraiter le MOX dans UP3 aussi bien que dans UP2-800 . Seulement de petites quantités de MOX pour réacteurs à eau pressurisée ont été retraitées. L’APM, à Marcoule, a retraité 2,1 t de MOX en 1992. Au cours de cette même année, la Cogéma a retraité 4,7 t de MOX allemand dans UP2-400 à La Hague [Gillet 94]. En 1998, la Cogéma a retraité 4.9 t de MOX français dans la même usine [Takagi 99].

En comparaison du combustible UOX, le retraitement du MOX pose des problèmes supplémentaires, y compris une augmentation du risque de criticité en raison de l’accroissement des concentrations de plutonium, la dégradation des solvants à cause de l’accroissement d’émissions alpha, la difficulté de décontaminer le plutonium en raison de la présence de produits de dégradation du tributyle phosphate (TBP), et la difficulté de manipuler les conteneurs de plutonium à cause de la chaleur émise par le plutonium 238 [Baetslé 94]. De plus, « l’augmentation des quantités d’actinides mélangées aux produits de fission conduirait à une augmentation du nombre de colis vitrifiés, pour une même quantité d’énergie produite » [CNE 00].

Si l’on retraitait le MOX REP, le plutonium qui sortirait de l’usine de retraitement ne serait pas facilement utilisable comme matière pour le combustible REP. En effet, l’irradiation du MOX dégrade la qualité isotopique du plutonium dans le combustible.

Pendant l’irradiation, la proportion de plutonium 239 dans le MOX diminue et la proportion d’isotopes pairs augmente. Ces isotopes sont des poisons neutroniques, c’est-à-dire que, frappés par des neutrons lents, ces isotopes sont plus susceptibles d’absorber les neutrons que d’être divisés par ceux-ci. L’irradiation du MOX augmente également la quantité d’autres éléments à vie longue, tel que l’américium 241 et le curium. La qualité du plutonium baisse donc à chaque cycle.

La CNE a fait remarquer que le recyclage du plutonium « dans un combustible d’uranium appauvri nécessite d’augmenter à chaque recyclage la teneur en plutonium, pour compenser l’effet pénalisant de ces isotopes pairs sur la réactivité. Pour des raisons à la fois de sûreté et de coûts, le recyclage ne peut guère aller, dans ces conditions, au-delà de 1 à 2 recyclages » [CNE 96]. En d’autres termes, quelque soit le scénario, on finira bien par devoir gérer des combustibles irradiés non-retraités.

De plus, l’entreposage et le stockage des combustibles MOX irradiés pose des problèmes en raison de la « très grande charge thermique » du combustible MOX. Il faudrait « une longue période d’entreposage sous eau avant de pouvoir envisager un refroidissement à sec en entreposage de longue durée » [CNE 00]. Pour l’entreposage de longue durée lui-même, la CNE prévoit « de lourdes difficultés » [CNE 00]. De plus, le MOX « occuperait une partie substantielle de l’emprise d’un éventuel stockage général » [CNE 00].

En 1999, la CNE a présenté la stratégie de l’EDF prévue jusqu’en 2070 qui se base « sur l’hypothèse que le nucléaire représente en France une option à long terme et une composante majoritaire de l’approvisionnement national ». Selon cette stratégie, EDF garderait un parc de réacteurs « correspondant à une production constante d’électricité nucléaire de 400 TWh par an, et une politique de monorecyclage du plutonium sous la forme de combustibles MOX, correspondant à un retraitement annuel de l’ordre de 850 tonnes de combustibles usés UOX.» « EDF table actuellement sur des vies techniques de 40 ans pour le palier [de réacteurs de] 900 MWe et de 50 ans pour le palier 1 300 MWe.» Au fur et à mesure du vieillissement de ces réacteurs, EDF les remplacerait par des réacteurs « de type évolutionnaire de la filière dite REP-2000, qui serait très vraisemblablement constituée de réacteurs EPR.» L’utilisation du MOX, à un moxage moyen de 15%, dans 19 réacteurs d’un parc de 35 EPR, garantirait l’équilibre production-consommation de plutonium. L’utilisation du MOX dans des réacteurs supplémentaires permettrait, selon EDF, l’absorption d’une partie du stock d’UOX non-retraité [CNE 99].

EDF « exclut explicitement toute option de multirecyclage du plutonium, comme le MIX, qui repose sur un recyclage homogène du plutonium à faible teneur, sur support d’uranium enrichi.» [CNE 00]. Dans le cas de l’option MIX, étudiée par le CEA, chaque assemblage contient du plutonium. Des « taux de combustion de 55 000 MWj/t sont possibles pour des teneurs de 2% en plutonium et de 3,8% en uranium 235 » [Bataille 98].

La CNE fait remarquer que, « sur la période de 70 ans considérée dans la présentation d’EDF, l’adoption du multirecyclage du plutonium dans des combustibles de type MIX, ou autres (…), aurait pour effet de réduire fortement les quantités de combustibles usés non retraités (en principe la totalité du plutonium du parc est recyclé) et que l’inventaire en plutonium dans les réacteurs et dans le cycle se stabiliserait autour de 200 tonnes selon la source CEA, citée dans le rapport no.3, à comparer aux 600 tonnes annoncées par EDF en 2070 » [CNE 99].

Cependant, C. Bataille et R. Galley indiquent les inconvénients de cette méthode. « Un premier inconvénient est que l’ensemble des réacteurs à eau pressurisée devraient être adaptés pour utiliser ce combustible. »  « Par ailleurs, les stocks de plutonium seraient bien stabilisés avec le MIX. Mais ceci n’arriverait qu’au bout de 50 ans, alors que, dans l’intervalle, une croissance du stock net de plutonium se produirait ». De plus, « selon toute vraisemblance, la technique du MIX conduirait certes à stabiliser le plutonium, mais parallèlement à augmenter inévitablement la proportion d’actinides mineurs dans le combustible irradié » [Bataille 98].

La stratégie de l’EDF jusqu’en 2070 ne prend pas en compte les réacteurs RNR. Le CEA avait lancé en 1993 le projet Capra (Consommation accrue de plutonium dans les rapides), pour mettre au point de futurs réacteurs à neutrons rapides, conçus pour « consommer » du plutonium. Les réacteurs à eau pressurisée utilisant le combustible MOX peuvent « transformer » les isotopes fissiles du plutonium en d’autres matières, mais le CEA préfère les RNR, parce qu’ils peuvent -en théorie- transformer du plutonium de n’importe quelle qualité isotopique en grande quantité , ainsi que d’autres actinides. La mise à l’arrêt officielle de Superphénix a porté un coup sévère au programme Capra. Ce programme ne pourra en effet pas « être réalisé dans sa totalité » bien que certaines études puissent être menées dans le réacteur Phénix [Bataille 98].

La stratégie présentée par EDF jusqu’en 2070 n’inclut aucune référence à des applications découlant de « l’axe 1 » [CNE 00]. Cela signifie, (le MOX mis à part), que l’EDF n’envisage actuellement de mettre en application aucun des scénarios de séparation-transmutation étudiés par le CEA et d’autres organismes.