Les déchets radioactifs issus de l'énergie nucléaire durent 100 000 ans, mais ces accélérateurs de particules pourraient réduire cette durée de vie à 300 ans

Une nouvelle technologie promet de réduire considérablement la durée de vie des déchets nucléaires en les transformant en matières moins dangereuses

Le mot nucléaire continue de diviser, de susciter des discussions, de diviser les familles autour de la table et les gouvernements au Parlement. D’un côté la nécessité d’abandonner les énergies fossiles, de l’autre une question qui reste là, non résolue, lourde comme un rocher : les déchets radioactifs. Car on peut aussi arrêter un réacteur, mais le combustible usé reste. Et cela reste longtemps au-delà de l’imagination humaine.

Nous parlons d’isotopes qui restent dangereux jusqu’à 100 000 ans. Un espace temporel qui traverse les civilisations, les langues, les frontières, les systèmes politiques. Une responsabilité qui ne concerne pas seulement nous, mais aussi ceux qui viendront après nous, et après.

Pourtant, la science tente silencieusement de changer les cartes sur la table. Et ce, grâce à un instrument qui semble sortir d’un laboratoire futuriste : les accélérateurs de particules.

Le défi de la transmutation

Lorsqu'une centrale nucléaire tombe à court de combustible, des matières hautement radioactives subsistent, notamment des isotopes tels que le plutonium-239 et l'américium-241. Ce sont des éléments dits transuraniens, capables de continuer à émettre des rayonnements pendant des dizaines de milliers d’années. C’est là que se pose le problème de la gestion des déchets nucléaires : un stockage complexe, coûteux, qu’il faut assurer en toute sécurité pendant des durées auxquelles aucune infrastructure humaine n’a jamais eu à faire face.

La proposition venue des Etats-Unis est radicale : coupler un réacteur sous-critique à un accélérateur de particules de forte puissance. Dans un réacteur traditionnel, la réaction en chaîne est auto-entretenue. Dans ce cas, cependant, le système n'est pas capable de « rester en marche » tout seul et a besoin d'une impulsion externe continue, fournie par l'accélérateur lui-même.

Son fonctionnement est aussi fascinant que complexe. Un faisceau de protons de haute énergie est dirigé vers une cible lourde, telle que le mercure liquide. L'impact génère une énorme quantité de neutrons grâce à un processus appelé spallation. Ces neutrons frappent les isotopes à vie plus longue présents dans les déchets et les transforment en éléments dont les temps de désintégration sont beaucoup plus courts.

Selon les estimations du ministère américain de l'Énergie, en intervenant sur les composants les plus problématiques, le danger des déchets pourrait être réduit de 100 000 ans à environ 300 ans. Trois siècles restent une longue période, mais ils s’inscrivent dans un horizon historique compréhensible, gérable et planifiable.

Il existe un élément supplémentaire qui rend cette technologie encore plus intéressante : les réactions produisent de la chaleur, et cette chaleur peut être transformée en électricité. Une partie des déchets devient alors une ressource, transformant un problème environnemental en une possible source d’énergie.

Le projet NEWTON

À la tête de cette expérience se trouve le Thomas Jefferson National Accelerator Facility, qui a reçu un financement de 8,17 millions de dollars de l'ARPA-E, une agence avancée du Département américain de l'Énergie, à travers le programme NEWTON, acronyme de Nuclear Energy Waste Transmutation Optimized Now.

L’objectif est clair : rendre la transmutation des déchets nucléaires techniquement et économiquement durable. L’idée d’utiliser des accélérateurs de particules pour « brûler » des déchets radioactifs n’est pas nouvelle, mais jusqu’à présent, les coûts élevés ont freiné toute application à grande échelle.

La plupart des accélérateurs utilisent des cavités supraconductrices en niobium, des matériaux qui ne fonctionnent qu'à des températures extrêmement basses et nécessitent des systèmes cryogéniques complexes. Les chercheurs expérimentent un revêtement niobium-étain qui leur permettrait de fonctionner à des températures plus élevées, en utilisant des systèmes de refroidissement commerciaux et en réduisant les coûts d'exploitation.

Le projet implique également des partenaires industriels tels que Stellant Systems, General Atomics, RadiaBeam et Oak Ridge National Laboratory, dans le but de transférer la technologie du laboratoire à la réalité industrielle.

Parallèlement, une deuxième ligne de recherche vise à rendre plus efficace l'alimentation électrique de l'accélérateur, en étudiant des magnétrons avancés, similaires en principe aux fours à micro-ondes domestiques, capables de fonctionner à la fréquence nécessaire de 805 mégahertz avec une plus grande précision énergétique.

Déchets nucléaires : une question éthique avant même une question technique

La question des déchets radioactifs n’est pas seulement une question de technologie. C'est une question éthique, culturelle et politique. Cela signifie décider quoi laisser à ceux qui viendront après nous. C’est s’interroger sur le poids des choix énergétiques à long terme.

Réduire le danger des déchets de cent mille à trois cents ans changerait radicalement la perspective du débat nucléaire. Cela n’éliminerait pas les problèmes, mais cela permettrait de les résoudre dans une dimension historique humaine, sans déléguer une responsabilité presque éternelle à un avenir lointain.

Nous sommes encore en phase de test et le chemin vers une application concrète reste complexe. Mais la direction est claire : la transformation des déchets nucléaires par transmutation pourrait devenir l’un des chapitres les plus innovants de la transition énergétique.

Et peut-être qu’à un moment historique où la crise climatique nous oblige à faire des choix courageux, la physique des particules peut également offrir une réponse inattendue.

Source : Jlab