Marcos Buser et Walter Wildi

De la possibilité de transformation nucléaire des  déchets hautement radioactifs

L’utilisation dite « pacifique » de l’énergie nucléaire n’est pas venue seule dans les pays industrialisés. Elle était accompagnée dès le départ par la question de l’élimination des déchets radioactifs. Du moins dans la conscience des responsables de l’époque. Les réacteurs nucléaires étaient le résultat des connaissances scientifiques et des développements dans le domaine militaire par les physiciens et les ingénieurs pendant la Seconde Guerre mondiale ; les pratiques désastreuses d’élimination des déchets des débuts ont rapidement fait appel aux ingénieurs hydrauliciens et aux chimistes qui voulaient mettre un terme à la contamination des eaux de surface et des eaux souterraines par les déchets radioactifs déposés de manière sauvage. Ils furent bientôt suivis par d’autres représentants de disciplines scientifiques, en particulier des géologues. Dès la fin des années 1950, les géologues ont assumé avec fierté et assurance la responsabilité d’isoler à long terme et en toute sécurité les déchets de la biosphère. Le « stockage final » (plus tard « stockage en couches géologiques profondes ») était la solution prioritaire de l’époque dans les mines de sel désaffectées. [1]

Plus d’un demi-siècle plus tard, c’est le retournement de situation pour les déchets hautement radioactifs. Son nom : « transmutation » – la transformation physique des déchets hautement radioactifs (surtout les barres de combustible usé) en substances à durée de vie plus courte (demi-vie) et donc à des périodes plus courtes pendant lesquelles ils doivent être isolés de la biosphère. A la fin des années 1990, l’Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA) a publié un rapport détaillé sur l’état de la transmutation à l’aide de « systèmes pilotés par accélérateur » (ADS).[2] L’objectif et l’essence de la transmutation ont été décrits comme suit dans l’avant-propos de cette étude : « L’un des plus grands obstacles à l’énergie nucléaire est la question de savoir comment éliminer correctement les déchets hautement radioactifs produits par l’irradiation dans les réacteurs. Pour que l’énergie nucléaire puisse exploiter tout son potentiel en tant que source d’énergie importante pour le monde entier, il doit y avoir un moyen sûr et efficace de gérer ces déchets. Ces dernières années, les études sur les stratégies avancées de gestion des déchets (c’est-à-dire la séparation et l’élimination des actinides) se sont multipliées dans différents pays et au niveau international. Récemment, un concept innovant de système hybride pour la transmutation des radio-isotopes à vie longue a été proposé, à savoir la combinaison d’un réacteur nucléaire sous-critique et d’un accélérateur de particules à haute énergie. Il est avancé que la transmutation des déchets pilotée par accélérateur (ATW), un concept développé depuis plus de 30 ans dans différents pays, offre de nouvelles perspectives pour la transmutation des déchets hautement radioactifs. Le système transformerait des matériaux hautement radioactifs ayant des demi-vies allant jusqu’à un million d’années en matériaux non radioactifs ou en matériaux ayant des demi-vies beaucoup plus courtes. En outre, le système hybride peut produire de l’électricité lors de la transformation des déchets transuraniens ».[3]

Comme l’indique le rapport de l’AIEA, la possibilité de transformer les déchets a été envisagée pratiquement dès le début des développements nucléaires, mais ce n’est qu’au cours des dernières décennies qu’elle a été démontrée expérimentalement dans le cadre d’expériences de laboratoire de grande envergure. En Suisse, elle a également été testée dans le cadre de l’expérience « Megapie » à l’Institut Paul Scherrer.[4] D’autres étapes importantes du développement ont eu lieu en Belgique : Il y a plus d’une décennie, l’institut belge frère du PSI, le Centre d’études sur l’énergie nucléaire SCK-CEN de Mol, a lancé le projet « Myrrha », un système dit « piloté par accélérateur » (Accelerator Driven System ADS), qui consiste en la combinaison, décrite ci-dessus, d’un système d’accélérateur de particules et d’un réacteur spécialement conçu pour la fission de résidus hautement radioactifs.[5] En 2018, le gouvernement belge a décidé de mettre concrètement en œuvre ce projet.

Peu après, en 2019, les bases du projet « Transmutex », lancé à Vernier (Genève) par d’anciens spécialistes du CERN et d’autres experts, ont été posées.[6] Son objectif était de relancer une technologie nucléaire qui avait connu un succès dès le début de l’ère nucléaire, et qui avait été mise de côté en raison de la guerre froide et de l’armement nucléaire qui l’accompagnait : « Cette technologie a d’abord connu le succès, mais elle a ensuite été abandonnée au profit de systèmes nucléaires à base d’uranium, nécessaires à la fabrication d’armes nucléaires. Ce déplacement n’a pas seulement donné la priorité aux besoins militaires, mais a également façonné la perception du public sur la technologie nucléaire, marquée par l’instabilité et les accidents dévastateurs de Tchernobyl et de Fukushima. Par conséquent, le développement des systèmes nucléaires a été motivé dans le passé par les exigences de la guerre plutôt que par les besoins d’un avenir énergétique durable ». Ce projet de traitement et de transformation des déchets hautement radioactifs, probablement le plus avancé de nos jours, a été présenté au grand public le 14 février 2025 dans le cadre d’un rapport sur la transmutation des déchets hautement radioactifs de deux centrales nucléaires désaffectées en Allemagne[7] . L’étude élaborée par la société genevoise « Transmutex » propose désormais de transmuter, c’est-à-dire de transformer, les déchets hautement radioactifs des centrales nucléaires grâce à ce système piloté par un accélérateur. La durée du stockage sûr des déchets résiduels issus de ce processus serait ainsi réduite d’un facteur 1000, de sorte que les déchets pourraient être stockés dans des dépôts souterrains spéciaux, ou avec des déchets de faible et moyenne activité. La construction et l’exploitation d’un centre de stockage pour déchets hautement radioactifs deviendraient ainsi inutiles. L’exploitation de l’installation de transmutation permettrait en outre de récupérer des isotopes radioactifs utiles, tels que des isotopes stables,  à partir des déchets et de produire de l’électricité, de sorte que l’installation devrait être économiquement autonome. Le réacteur pourrait être mis en service en 2036, l’année même où Myrrha prévoit de lancer un appel d’offres pour la construction de son réacteur.

Quiconque suit le déroulement de la gestion des déchets radioactifs devrait être étonné de la vitesse à laquelle le concept de transmutation évolue vers un projet prêt à être mis en œuvre. Malgré les difficultés inhérentes à toute entreprise de haute technologie, les spécialistes et le public réagissent avec étonnement à cette évolution. Dans ce contexte, de nombreuses questions se posent naturellement sur la manière dont un tel développement technologique a été « oublié », « refoulé » ou « négligé » et n’a pas été sérieusement pris en compte par la société. Dans ce contexte, nous nous penchons en premier lieu sur la manière dont les autorités suisses compétentes réagissent aux nouveaux défis dans le domaine de la gestion des déchets.

Le chemin de la « transmutation » vers le public et les institutions

La question la plus frappante concerne sans doute la perception de cette option de gestion des déchets par les spécialistes, les autorités et le public. Car les discussions sur la gestion des déchets hautement radioactifs durent depuis un demi-siècle. Pas seulement en Suisse, mais dans tous les pays qui exploitent des réacteurs nucléaires commerciaux. En Suisse, de nombreux débats passionnés lors de votations populaires et d’élections importantes, sur la politique énergétique et la rénovation des centrales nucléaires, ont porté sur la faisabilité générale et la sécurité du « stockage définitif » ou du « stockage géologique profond ». La question de la sécurité de l’élimination des déchets détermine aujourd’hui encore le destin personnel de personnes engagées. Il est donc intéressant d’observer comment le message sur la possibilité de désamorcer le problème par une nouvelle solution technique et donc d’abandonner le stockage géologique des déchets hautement radioactifs se répand dans la société.

Le 18 juin 2020, la radio RTS a parlé pour la première fois de la transmutation comme solution possible à la question des déchets[8] . Il est intéressant de suivre la reprise de l’information sur la transmutation par la presse écrite. Un article est paru le 7 octobre 2023 dans la Sonntagszeitung sur le projet « Transmutex » et a soulevé la question de savoir si cette nouvelle option de gestion des déchets entraînerait une modification de la planification du stockage en profondeur.[9] En mai 2024, la NZZ a écrit sur la transmutation comme alternative éventuelle au projet de la Nagra pour le stockage des déchets hautement radioactifs sur le site du Nord des Lägern[10] . Dès le 15 février 2025, juste après la publication de l’étude SPRIN-D, l’information sur le projet de la société genevoise « Transmutex » a été diffusée dans les quotidiens de toutes les régions du pays. L’information ne pouvait plus échapper à un lecteur attentif.

L’IFSN et la Nagra se sont exprimées sur la transmutation le 13 février 2025 dans le cadre de la réponse à une question posée au Forum technique sur la sécurité (FTS) en septembre 2024[11] . L’IFSN constate ce qui suit : « Dans leur question, les auteurs partent du principe qu’une installation nucléaire destinée à la transmutation d’éléments combustibles usés serait susceptible d’être autorisée. Cela signifierait (contrairement aux dispositions actuelles) que les autorisations prévues par la loi sur l’énergie nucléaire, telles que l’autorisation générale, l’autorisation de construction et l’autorisation d’exploitation, pourraient être délivrées par la Confédération après examen des aspects techniques de sécurité par l’IFSN. Or, la date de mise en service de cette installation nucléaire pourrait avoir une influence sur le fait que des éléments combustibles usés soient ou non entreposés dans le dépôt en profondeur ». Et, sur la question de la récupération des éléments combustibles usés en vue de la transmutation : « Il appartiendra aux générations futures de décider si la récupération des éléments combustibles usés pour les acheminer vers une installation de transmutation est conforme au but recherché ».

La position de la Nagra sur la transmutation est la suivante : « Le confinement sûr à long terme des déchets radioactifs peut être garanti sur le site (du site de stockage Lägern Nord), indépendamment de la question de savoir si la transmutation des éléments de combustible usés sera un jour appliquée ou non. Néanmoins, la Nagra suit les développements de la transmutation dans le cadre du programme de recherche et de développement ».

Comme le montrait déjà l’article paru dans la Sonntagszeitung en octobre 2023, les institutions ont réagi au projet de la société Transmutex avec un certain attentisme. La Nagra et les autorités n’ont jusqu’à présent pas vu de raison de remettre officiellement en question le mandat fixé par la loi, une « modification de ce mandat … n’étant pas prévisible », comme l’a fait savoir la porte-parole de la Nagra. Tim Vietor, responsable du secteur Sécurité, géologie et matériaux radioactifs de la Nagra, a confirmé cette position lors de la conférence de l’expert technique Franz Strohmer, Transmutex, à Stadel (ZH) le 22 mai 2024. A première vue, cela semble raisonnable. Le mandat légal est inscrit dans la loi sur l’énergie nucléaire. De plus, tant que la technique de Transmutex n’a pas été prouvée à l’échelle industrielle, il n’y a aucune raison de se pencher sur une autre option de gestion des déchets. Et c’est ainsi que les informations sur la transmutation sont maigres sur les sites web des institutions officielles et des autorités de surveillance et de régulation. Chez la Nagra, la fonction de recherche du terme « transmutation » sur www.nagra.ch ne donne encore aujourd’hui (23.03.2025) aucun résultat. Le site Internet de l’Inspection fédérale de la sécurité nucléaire (IFSN) www.ensi.ch mentionne une fiche d’information de 2012 et deux rapports de 2013. S’y ajoute le rapport d’expert de 2014 de l’un des deux auteurs du blog, qui avait abordé la transmutation comme une alternative sérieuse de gestion des déchets.[12] On ne trouve pas d’entrées concernant « Transmutex ». La recherche du terme « transmutation » est également vaine sur les sites Internet de l’Office fédéral de l’énergie (OFEN)[13] . Les commissions – comme la Commission fédérale de sécurité nucléaire – ne se sont pas non plus prononcées à ce sujet. Le résultat ne pourrait guère être plus clair : La Nagra, l’IFSN et l’OFEN évitent autant que possible – du moins officiellement – le thème des alternatives au stockage conventionnel en profondeur, même si cela concerne des solutions moins risquées et moins coûteuses que le « stockage géologique en profondeur » pour l’élimination des déchets hautement radioactifs. Car comment le pourraient-ils : le stockage en profondeur est inscrit dans la loi sur l’énergie nucléaire (LENu 2003).

La politique serait ainsi appelée à rendre possible demain ce qui est impossible aujourd’hui et même (pourquoi pas ?) à l’encourager.

Cette évolution devrait peser particulièrement lourd sur l’estomac de la Nagra. C’est d’ailleurs compréhensible et concevable, un développement réussi et une démonstration de faisabilité industrielle de la transmutation signifieraient de facto la fin du dépôt en profondeur pour les déchets de haute activité et réduiraient ainsi le rôle de la Nagra aux domaines d’activité définis dans ses statuts de 1972 : le stockage intermédiaire de tous les déchets et l’élimination de l’inventaire des déchets de faible et moyenne activité. Pour la coopérative, cela représenterait une nette rétrogradation dans le portefeuille de tâches , ce qui ne promet guère d’enthousiasme. C’est notamment pour cette raison que la Nagra s’obstine pour l’instant à suivre la voie du « stockage en couches géologiques profondes », comme le montre la deuxième partie de notre article.

[1] NAS, 1957, The Disposal of Radioactive Waste on Land. National Academy of Sciences, Report oft he Committee on Waste Disposal of the Division of Earth Sciences, National Research Council ; Theis, Charles, 1956. Problèmes relatifs à l’enfouissement des déchets nucléaires. Nations-Unies. Actes de la Conférence Internationale sur l’Utilisation de l’Énergie Atomique à des Fins Pacifiques, tenue à Genève du 8 au 20 août 1955. Vol. IX.

[2] AIEA, 1997, Accelerator driven systems : Energy generation and transmutation of nuclear waste. TECDOC-985, Agence internationale de l’énergie atomique. AGENCE INTERNATIONALE DE L’ÉNERGIE ATOMIQUE (AIEA). Novembre 1997.

[3] « L’un des plus grands obstacles face à l’énergie nucléaire est la manière de gérer correctement les déchets hautement radioactifs générés pendant l’irradiation dans les réacteurs. Pour que l’énergie nucléaire puisse réaliser son plein potentiel en tant que source d’énergie majeure pour le monde entier, il faut trouver un moyen sûr et efficace de gérer ces déchets. Au cours des dernières années, de nombreuses études ont été menées sur la stratégie de gestion avancée des déchets (c’est-à-dire la séparation et l’élimination des actinides) dans différents pays et au niveau international. Un concept innovant de système hybride pour la transmutation des radio-isotopes à vie longue, c’est-à-dire la combinaison d’un réacteur nucléaire subcritique et d’un accélérateur de particules à haute énergie, a été récemment suggéré. On prétend que la transmutation des déchets par accélérateur (ATW), un concept qui a été développé dans différents pays pendant une période de plus de 30 ans, offre de nouvelles perspectives pour la transmutation des déchets nucléaires de haut niveau. Le système permettrait de convertir des matériaux hautement radioactifs, avec des demi-vies aussi longues qu’un million d’années, en matériaux non radioactifs ou en matériaux avec des demi-vies beaucoup plus courtes. En outre, le système hybride peut générer de l’électricité en convertissant des déchets de transuranium ».

[4] PSI, 2007. Megapie Irradiation Experience of the First Megawatt Liquid Metal Spallation Target, 5th International Workshop on the Utilization and Reliability of High Power Proton Accelerators (HPPA5) Mol, 6-9.5.2007. ; voir aussi

[5] Myrrha, cf. https://myrrha.be/about-myrrha

[6] https://www.transmutex.com/vision. « Initialement couronnée de succès, cette technologie a été abandonnée au profit de systèmes nucléaires à base d’uranium, nécessaires à la production d’armes nucléaires. Ce changement n’a pas seulement donné la priorité aux besoins militaires, mais a également façonné la perception de la technologie nucléaire par le public, marquée par l’instabilité et les accidents dévastateurs de Tchernobyl et de Fukushima. Par conséquent, le développement des systèmes nucléaires a historiquement été davantage motivé par les exigences de la guerre que par les besoins d’un avenir énergétique durable. « 

[7] « Étude SPRIN-D »

[8] https://www.rts.ch/audio-podcast/2020/audio/media-voisin-heidi-news-25133100.html

[9] Sonntagszeitung, 7 octobre 2023. Un éminent opposant aux centrales nucléaires soutient la nouvelle technologie suisse. https://www.tagesanzeiger.ch/kontroverse-um-atomkraft-prominenter-akw-gegner-unterstuetzt-neue-schweizer-technologie-803159110458

[10] https://www.nzz.ch/wirtschaft/genfer-startup-schlaegt-loesung-fuer-schweizer-atommuell-vor-ld.1831796

[11] Question 181 : https://ensi.admin.ch/de/technisches-forum/auswirkungen-neuer-kkw-auf-das-tiefenlagerprojekt/

[12] Buser, M. 2014. « Gardiennage » versus « stockage définitif » : un état des lieux en 2014. Rapport d’experts. Inspection fédérale de la sécurité nucléaire IFSN. Août 2014. https://www.ensi.ch/de/wp-content/uploads/sites/2/2014/09/hueten_vs_endlagern_2014-ensi_marcos_buser.pdf