Les coûts de la gestion des combustibles nucléaires usés

Départ de combustible MOX vers le Japon, Cherbourg

Dossier Recyclage / Etudes et comptes-rendus

La gestion du combustible nucléaire usé constitue une étape capitale du cycle du combustible. Elle peut être menée selon un traitement-recyclage de l’uranium et du plutonium, ou bien par un stockage direct présentant l'inconvénient d'un maintien de la radiotoxicité.

Une étude de 1994 a établi que les coûts de fin de cycle sont sensiblement identiques dans les deux cas. Cette dernière néglige toutefois les externalités (coûts indirects, induits notamment par l'enfouissement ou le traitement du plutonium). En 1995, le coût de provision de la fin du cycle s'élevait à 0,41 centime d'€ par kWh pour EDF.

Différentes voies possibles
La gestion du combustible nucléaire usé s’avère capitale dans le cycle du combustible. Deux conduites apparaissent : le traitement afin de valoriser l’uranium et le plutonium, ou bien le stockage direct après encapsulage. Cette seconde solution conserve toute la radiotoxicité du combustible. Autres alternatives : un traitement plus poussé, mais plus coûteux, des combustibles usés ou une simplification du traitement, ne recyclant qu’une partie du plutonium.
Deux voies pour la fin du cycle

Après un séjour de trois à quatre années dans le cœur du réacteur nucléaire, le combustible usé fait l'objet d'une gestion particulière, appelée la "fin du cycle".
Deux voies sont envisageables dès lors que l'on ne se limite pas à des entreposages de longue durée, laissant cette question aux générations futures.
Le choix du traitement-recyclage
La première voie, parfaitement opérationnelle, consiste à faire traiter les combustibles usés pour récupérer l'uranium résiduel (environ 95 %) et le plutonium (1 %). Ceux-ci pourront respectivement être recyclés sous forme de :
- nouveaux combustibles à uranium enrichi
- combustible MOX ("Mélange d'OXydes")
Les déchets ultimes (environ 4 % de la matière nucléaire initiale) sont quant à eux conditionnés sous un volume très réduit de verres destiné au stockage définitif. Leur radiotoxicité se révèle réduite du fait de l’extraction du plutonium.
Font également l'objet de traitements et conditionnements en vue de leur stockage :
- les éléments de structure des combustibles usés
- les déchets technologiques
Le choix du stockage direct
La deuxième voie consiste à encapsuler les combustibles usés sans en séparer les constituants, en vue de leur stockage définitif ("stockage direct"). A ce jour, elle n'est mise en œuvre nulle part. En effet, aucun pays ne s'est encore engagé complètement dans cette voie.
Des impacts sur l'environnement très différents

Le stockage direct a pour conséquence :
- l'enfouissement de toute la radiotoxicité contenue dans le combustible usé
- le renoncement au potentiel énergétique de l'uranium et du plutonium
La comparaison, notamment économique, entre les deux voies, ne peut donc pas être faite directement. Elle doit principalement prendre en compte "l'externalité plutonium".
D'autres voies à envisager

L’interdiction de l’enfouissement du plutonium, comme c’est le cas en France, devrait mener au "traitement poussé" moyennant un coût nettement plus important.
Avec l’autorisation de l'enfouissement du plutonium, deux voies sont possibles. La première est évidemment le stockage direct du combustible usé considéré comme un déchet et contenant toute sa radiotoxicité.
La seconde serait de simplifier le procédé de traitement. Cela se traduirait par :
- la présence d'un peu plus de plutonium dans les déchets ultimes (mais beaucoup moins que dans le combustible usé)
- un abaissement significatif des coûts (de l'ordre de 30 % dans une usine conçue sur la base d'un traitement simplifié)
Etude économique de l'OCDE

Une comparaison économique entre le traitement-recyclage et le stockage direct a été réalisée par l'OCDE. Elle conclut à des coûts sensiblement identiques entre les deux voies de fin de cycle. Toutefois, elle a été menée sans tenir compte des externalités liées notamment au plutonium . De plus, si le coût du traitement-recyclage s’appuie sur une expérience bien établie, celui du stockage direct repose sur des données plus théoriques.

Une comparaison des coûts provisionnels

En 1994, l'OCDE (Organisation de Coopération et de Développement Economique) a réalisé une étude sur les coûts du cycle du combustible. Elle comportait notamment une comparaison économique entre les deux voies de fin de cycle. Les coûts prévisionnels disponibles y ont été comparés, sans tenir compte des externalités (coûts ou économies indirects).
L'évaluation du coût moyen actualisé du cycle du combustible approvisionnant sur toute sa durée de vie (30 ans) un réacteur à mettre en service en l'an 2000, a conclu à l'indifférence économique entre le traitement-recyclage et le stockage direct.
S'agissant d'une gestion à long terme incluant des investissements importants, un taux d'actualisation très faible doit être retenu afin d’éviter que le résultat ne dépende que du choix des échéanciers relatifs à chaque solution. Ainsi, pour un taux d'actualisation nul, les coûts des deux voies sont quasiment les mêmes : 1,2 centimes de Franc (0,18 centimes d'€) par kWh .
En tout état de cause, l'écart entre les deux évaluations est inférieur aux incertitudes des calculs. Dans le cas du traitement-recyclage, s'ajoute au traitement proprement dit le coût du stockage définitif des déchets ultimes : 0,11 centimes de Franc (0,017 centimes d'€) par kWh, selon l’étude.

Pas de réelle expérience pour le stockage direct

Le coût du traitement-recyclage se base sur une expérience industrielle déjà très significative (près de 15 000 tonnes de combustibles usés déjà traités, près de 1 000 tonnes de combustibles MOX fabriqués). En revanche, celui du stockage direct est basé sur des "études papiers" sur la base de concepts n’ayant pas encore fait l'objet d'un consensus international. Les prévisions de coût de cette voie sont donc entachées d'aléas majeurs, très probablement par sous-estimation.

Une étude plus récente par la DIGEC

L'étude de la Direction de l'Industrie, du Gaz, de l'Électricité et du Charbon (DIGEC) de 1997 est basée sur la même méthodologie que l'étude OCDE (réacteur à mettre en service après 2000).
Elle retient un coût prévisionnel du traitement de 1,0 à 1,2 centimes de Franc (0,15 à 0,18 centimes d'€) par kWh imputé au moment de la production du kWh (soit encore 1,5 à 1,7 centimes de Franc (0,23 à 0,26 centimes d'€) par kWh imputés au moment du traitement). Le coût actualisé du stockage définitif retenu est de 0,3 centimes de Franc (0,046 centimes d'€) par kWh.
Les prix pratiqués

EDF a publié dans la "Lettre du Parc" (n° 24 juillet / août 1996) une décomposition du coût de production du kWh nucléaire pour l’année 1995. Sur un coût complet de 19 centimes de Franc (2,9 centimes d'€) par kWh, le coût du cycle ressortait à 6 centimes de Franc (0,91 centimes d'€) dont 2,7 centimes de Franc (0,41 centimes d'€) correspondant aux provisions pour traitement et stockage des déchets.

Le tableau suivant présente les différents coûts de fin du cycle selon la décomposition effectuée par EDF pour l’année 1995. Les valeurs sont amenées à diminuer avec l’amortissement des installations et l’expérience industrielle accumulée.