L’uranium dans le monde

Présent en quantité importante sur la quasi-totalité de la planète, l’uranium est un métal qui assure à l’énergie nucléaire un développement à long terme.

Dans ce contexte favorable, les entreprises de la filière innovent et cherchent à exploiter l’ensemble des perspectives qu’offre ce minerai.
 

L’uranium est une ressource abondante.

À la différence des énergies carbonées dont les ressources sont en général géographiquement concentrées, l’uranium est une ressource abondante et bien répartie sur l’ensemble de la planète : 44 % se trouvent dans les pays de l’OCDE, 22 % dans les BRICS (Brésil, Russie, Inde, Chine et Afrique du Sud) et 34 % dans le reste du monde. Cet atout permet de limiter les risques géopolitiques liés à cette ressource. Les gisements les plus importants se trouvent sur les cinq continents, de l’Afrique (Niger, Afrique du Sud) à l’Asie (Kazakhstan, Ouzbékistan, Chine, Mongolie), en passant par l’Europe (Ukraine, Russie), l’Océanie (Australie) et l’Amérique (Canada, Brésil, États-Unis).

Selon l’Agence Internationale de l’Energie Atomique (AIEA), les ressources mondiales identifiées dont le coût d’extraction est inférieur à 130 USD/kg représentent à ce jour plus de 5,9 millions de tonnes (Mt), soit l’équivalent d’un siècle de consommation au rythme actuel. La catégorie de coût supérieure (< 260 USD/kg), qui n’est pas exploitable en l’état actuel du marché, compte 7,63 Mt de réserves prouvées ou induites. C’est une réserve additionnelle qui permettrait d’assurer plus de deux siècles de consommation.

Les mines fournissent la part la plus importante de l’offre en uranium (58 816 tonnes en 2013). Cependant, pour satisfaire l’ensemble de la demande (61 980 t), des « sources secondaires » sont mobilisées. Ainsi, quelques 3 164 t proviennent des stocks d’uranium (constitués dans les années 1980 lorsque l’offre excédait la demande), des matières fissiles issues du retraitement des combustibles usés et des stocks résultants du désarmement militaire de la Russie et des États-Unis.

À côté de ces sources, de nouveaux gisements non encore découverts pourraient voir le jour. Les études géologiques estiment à 10,6 Mt le potentiel des ressources dites pronostiquées ou spéculative. Si ces projections se vérifient, la durée de fonctionnement du parc nucléaire mondial serait accrue d’autant.

Les réserves sont donc suffisamment abondantes pour assurer le développement du nucléaire tout au long du XXIème siècle et au-delà.
 

Des gisements encore à découvrir

L’uranium est un métal encore sous-exploré si on le compare à d’autres métaux comme le cuivre, le plomb et l’or.

Pendant plus de vingt ans, entre les années 1980 et 2000, les faibles prix de l’uranium ont freiné, voire arrêté la prospection de nouveaux gisements. En 2005, la hausse des cours de l’uranium, portée par des perspectives dynamiques pour le développement du nucléaire dans le monde, a entraîné la relance des explorations. Ce regain a été stoppé en 2008 avec la crise financière.

Aujourd’hui, on assiste à l’essor des activités d’explorations et de développement des mines. Cette hausse est stimulée par le développement du programme nucléaire chinois, et par la diminution des sources secondaires, passées de 22 % en 2010 à 14 % en 2012, du fait notamment de la fin des accords américano-russes d’utilisation civile de l’uranium hautement enrichi.

À l’avenir, pour compenser cette diminution, la plus grande partie de la demande mondiale en uranium sera assurée directement par les mines. Ce qui augure de nouvelles perspectives.
 

Comment la France garantit sa sécurité d’approvisionnement

L’approvisionnement de la France en uranium est assuré en partie par AREVA qui, à la différence de ses concurrents, est implanté dans toutes les grandes zones de production, sauf l’Australie. Son portefeuille diversifié assure à la France des réserves correspondant à 28 années de consommation du parc nucléaire actuel.

Pour prévenir les aléas (pénuries, hausse des coûts du métal, etc.), EDF, en accord avec l’État, diversifie ses fournisseurs d’uranium en limitant à 40 % la part de son approvisionnement par AREVA. Par ailleurs, l’exploitant détient sur le territoire français des stocks stratégiques correspondant à 3 à 5 années de consommation.
 

Vers plus d’uranium non-conventionnel ?

Avec 69 réacteurs nucléaires en construction dans le monde et 160 à l’état de projet, le parc nucléaire se développe. Le contexte devrait être favorable à l’augmentation de la demande d’uranium. Pour y répondre, deux méthodes existent, qui ne sont pas incompatibles. La première porte sur le développement d’une offre en uranium forte permettant de satisfaire la demande. La seconde mise sur l’innovation pour développer les technologies permettant un meilleur rendement de l’uranium.

À ce jour, les gisements identifiés et estimés ne prennent pas en compte les ressources « non conventionnelles » que sont les phosphates, les cendres de charbon, les lignites, les schistes noirs, l’eau de mer et le thorium. On retrouve de l’uranium en grande quantité à la fois dans les phosphates et dans l’eau de mer. Aux États-Unis, le département de l’énergie estime ainsi qu’environ 22 Mt d’uranium sont récupérables dans les phosphates.

L’eau de mer contient environ 3 mg d’uranium par m3, ce qui conduit à un stock de plus de 4 Md t d’uranium. Si celui-ci était récupérable, il pourrait alimenter les réacteurs nucléaires pendant des milliers d’années. Cependant, en raison de sa très faible concentration, son extraction reste à ce jour coûteuse et complexe.

Le recours à un autre élément naturel, le thorium, est également théoriquement possible pour alimenter un parc nucléaire. Le thorium n’est pas lui-même fissile, mais dans le cœur d’un réacteur il peut se transformer, par capture d’un neutron, en uranium 233 fissile. Quelques pays  réfléchissent à l’utilisation de ce combustible, dont l’Inde qui en possède des réserves très importantes. Une caractéristique intéressante des réacteurs au thorium est que les résidus produits contiennent une quantité plus faible d’actinides mineurs et ne produisent pas de plutonium, ce qui est un avantage dans la gestion à long terme des déchets radioactifs. Cependant sa maturité industrielle ne pourra être atteinte que d’ici 20 à 30 ans si les efforts adéquats sont déployés.

 
A SAVOIR
L’uranium naturel ne représente que 5 % du coût total de production d’électricité d’origine nucléaire. L’uranium extrait des mines n’est pas utilisable en l’état dans la vaste majorité des réacteurs nucléaires en opération aujourd’hui dans le monde. Pour l’être, le minerai doit subir une série de transformations (conversion, enrichissement, fabrication du combustible), qui réduisent d’autant la part de sa valeur dans la valeur ajoutée totale du combustible nucléaire. Ainsi, pour la France, les importations d’uranium naturel - environ 500 millions d’euros par an - ne représentent qu’un tiers des dépenses annuelles de combustible. 
 

L'enjeu de l’innovation

La recherche de nouveaux gisements et de nouvelles sources d’uranium est nécessaire. De même, il est tout aussi important de continuer à innover pour permettre une utilisation optimale de la ressource. Ces innovations sont déjà industriellement éprouvées comme les nouvelles techniques d’extraction de l’uranium et du combustible MOX. D’autres sont encore à l’étude et feront les réacteurs de demain.

Les méthodes d’exploitation minière ont évolué. Plus efficaces, elles permettent une exploitation à long terme des mines. La production par lixiviation « en tas » et « in situ » [1] s’est progressivement accrue et améliore le rendement des extractions. La lixiviation in situ, par sondages, sans excavation minière, est devenue la méthode la plus utilisée dans le monde. Elle a permis en outre de reprendre l’extraction de l’uranium dans les mines non rentables avec les méthodes traditionnelles, qui avaient été fermées. 

Le recyclage est l’utilisation des matières fissiles issues du retraitement des combustibles usés. C’est une innovation déjà ancienne. La France est le seul pays à maîtriser cette technologie à une échelle industrielle pour le recyclage du plutonium sous forme de combustible dit MOX. Actuellement, 24 des 58 réacteurs français sont autorisés à utiliser le combustible MOX, issu de la chaîne de recyclage. Le recyclage permet de produire plus de 10% de l'électricité nucléaire française tout en réduisant le volume et la toxicité des déchets radioactifs. Le recyclage de l’uranium résiduel une fois réenrichi, permet également une production supplémentaire d’électricité du même ordre (~7% de l'électricité nucléaire). Au total, le recyclage de toutes les matières fissiles issues du retraitement des combustibles usés contribue à une économie d’uranium naturel pouvant aller jusqu’à 12%. Le recyclage de l’uranium appauvri dans les réacteurs commerciaux a permis d’éviter l’équivalent de huit années de consommation d’uranium naturel par EDF. Le recyclage contribue donc à préserver les ressources en uranium naturel.

On ne saurait parler d’innovation sans évoquer le saut technologique que représenteraient les réacteurs à neutrons rapides par rapport aux réacteurs actuels. Ces derniers ne consomment en effet que l’uranium 235 (235U) et un peu de plutonium formé en réacteur. Cela signifie que l’uranium 238 (238U), qui forme 99 % de la masse de l’uranium naturel, reste pratiquement inutilisé. A contrario, les réacteurs à neutrons rapides (dit de quatrième génération) du type Phénix ou Superphénix en France ont la particularité, après leur démarrage, de brûler l’uranium 238, via la formation puis la fission du plutonium. On gagne donc, en théorie, un facteur 100 dans l’utilisation du combustible et on brûle, en prime, une bonne partie des déchets des combustibles usés des réacteurs actuels.

Compte-tenu des réserves importantes d’uranium appauvri, le monde se trouve à la tête d’une réserve colossale de combustible. La France possède aujourd’hui un stock d’environ 250 000 t d’uranium appauvri. Dans ce contexte, ces réacteurs de quatrième génération, qui devraient être développés industriellement à partir des années 2050, pourraient permettre d’alimenter un grand parc nucléaire mondial de réacteurs à neutrons rapides pendant plusieurs milliers d’années.

Avec des réserves en uranium abondantes et une capacité d’innovation éprouvée, les perspectives de l’énergie nucléaire sont donc importantes.

[1] Extraction des métaux par dissolution sélective des minerais à l’aide de solutions chimiques acides ou basiques. Celle-ci peut être statique (pour du minerai mis en tas sur une aire imperméable et arrosé), dynamique (pour du minerai mélangé à des solutions dans une cuve) ou in situ (par injection et pompage des solutions dans la couche géologique contenant le minerai).