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Gestion des déchets radioactifs

mardi 1er mai 2012 par Jean-François

Résumé de l’article

Les rejets en mer des déchets radioactifs sont interdits au niveau international depuis 1993

En France, les déchets sont gérés par l’ANDRA, les sites étant dès maintenant opérationnels pour les déchets à vie courte.
Pour les déchets à vie longue, l’ANDRA a ouvert un site-laboratoire à Bure (Haute Marne), pour y étudier le stockage réversible en formation géologique profonde

La France traite les déchets avant stockage (diminution des volumes et récupération du plutonium). D’autres pays (dont les USA) ne font pas de traitement préalable au stockage

Suite aux retours d’expériences de Bure, la Loi fixant les conditions de réversibilité du stockage profond devrait être débattue en 2015, pour une mise en oeuvre en 2025

1. Historique de la gestion des déchets

Dans les années 1950, une partie des déchets provenant des centrales nucléaires européennes et américaines ont été jetés dans l’Atlantique et en Manche (entre les îles anglo-normandes et le cap de la Hague).
Bien que cette option ait été fortement controversée, plus de 100 000 tonnes de déchets radioactifs ont ainsi été déversés.

En 1993, les parties contractantes de la Convention internationale de Londres ont voté l’interdiction définitive du déversement en mer de déchets radioactifs.
Depuis, les déchets sont gérés dans la majorité des cas en centres de stockage (ce qui n’exclut pas l’existence d’un trafic illégal de rejets en mer, sous l’égide de mafias).

Selon les pays, plusieurs types de stockage sont envisagés : en surface pour les déchets peu radioactifs, à faible profondeur, en couches géologiques profondes.
En général, les législations prévoient un stockage sous forme réversible (c’est le cas en France, Loi Bataille de 1996).
Les Etats Unis avaient envisagé un stockage non réversible dans le site de Yucca Mountain (Nevada). Ce projet a été gelé par Obama en 2009, juste avant son ouverture.

2. Classification des déchets radioactifs en France

En France, 5 secteurs produisent des déchets radioactifs
- Le secteur électro-nucléaire : 61%
- La Recherche : 17%
- La Défense : 17%
- L’industrie non électro-nucléaire : 3%
- Le secteur médical : 1%

Tous ces déchets sont gérés par l’ANDRA (Agence Nationale pour la gestion Des Déchets Radioactifs). Son rôle :
- Assurer la gestion des déchets radioactifs français (quel que soit le secteur d’origine).
- Concevoir les centres de stockage adaptés à ces déchets.

Classification des déchets
L’ANDRA a classé les déchets en 5 catégories, avec des modes de traitement et de stockage adaptés à leur dangerosité :
- Les déchets de très faible activité (TFA). Ce sont essentiellement des déchets provenant d’industries non-nucléaires : plastiques, gravats...
- Les déchets de faible et moyenne activité à vie courte (FMA-VC) : vêtements, outils, filtres...
- Les déchets de faible activité à vie longue (FA-VL) : essentiellement des déchets issus de l’industrie du radium et du graphite.
- Les déchets de moyenne activité à vie longue (MA-VL) : structures métalliques des barres de combustibles usés, boues des effluents fluides, déchets de démantèlement des installations, etc.
- Les déchets de forte activité à vie longue (FA-VL) : résidus issus du traitement des combustibles usés des centrales.

Ordre de grandeur des volumes et des radioactivités

CatégorieVolume en m3Volume en %Radioactivité en %
TFA 232 000 m3 20,1 % pratiquement 0
FMA-VC 793 000 m3 69 % 0,03 %
FA-VL 83 000 m3 7,2% 0,01 %
MA-VL 42 000 m3 3,6 % 3,87 %
HA-VL 2 300 m3 0,2 % 96 %

Ce sont essentiellement ces trois derniers types de déchets et en particulier les HA-VL qui soulèvent le plus d’inquiétudes et représentent un des trois problèmes majeurs de l’énergie nucléaire (avec les risques d’accidents et la prolifération nucléaire).

3. Modes et lieux de stockages en France

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Stockage TFA de Morvilliers
Aube

- Déchets à très faible activité (TFA)

Il a été décidé que ces déchets seraient stockés en surface dans le centre de Morvilliers (Aube).

Ce centre, géré par l’ANDRA, à une capacité d’accueil de 650 000 m3.

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Stockage FMA-VC
Soulaines dans l’Aube


- Déchets faiblement ou moyennement actifs à vie courte (FMA-VC)

Ces déchets sont stockés :

- Dans le centre de La Hague. Ce centre est saturé depuis 1994.
- En sub-surface dans un nouveau centre à Soulaines, dans l’Aube.
La capacité de ce centreest de 1 million de m3
Son exploitation est prévue sur 60 ans, avec une surveillance sur 300 ans. Le traçage de tous l es déchets est assuré, depuis leur origine jusqu’à leur lieu d’enfouissage.

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Entreposage FA etHA VL
Entreposage de surface à La Hague


- Déchets à vie longue FA-VL et HA-VL
(il n’y a pratiquement pas de MA-VL)

les déchets sont actuellement gérés par entreposage en surface à La Hague, sans doute pour plusieurs décennies en attente des résultats de la recherche en cours.

Il s’agit de définir les modalités d’un stockage en formation géologique profonde, à la fois réversible et sûr.

En 1999, le gouvernement a autorisé la construction par l’ANDRA d’un laboratoire de recherche scientifique à Bure, à la limite de la Meuse et de la Haute Marne.
Ce laboratoire est situé à 600 mètres de profondeur, dans une couche argileuse.

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Etude de l’entreposage des déchets à vie longue
Laboratoire de Bure

Les critères retenus pour un site de stockage en profondeur de ces déchets ont été les suivants
- Absence de risque sismique à long terme
- Absence de circulation importante d’eau dans le stockage
- Roche permettant le creusement des installations
- Propriétés de confinement des substances radioactives
- Profondeur suffisante pour mettre les déchets à l’abri des divers types d’agressions
- Absence de ressources exceptionnelles disponibles à proximité.

4. Faut-il traiter les déchets nucléaires ?

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Entreposage du combustible usé
La Hague

Lorsque le combustibles est usé, il est retiré du coeur du réacteur (et remplacé par un combustible neuf) puis immergé à proximité dans une piscine d’eau refroidie en permanence.

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Les politiques de traitement des déchets

A ce stade, deux politiques sont possibles et schématisées ci-contre :

- Ne pas traiter les combustibles usés et les considérer intégralement comme des déchets.
C’est la politique retenue par les Etats Unis, la Suède, ... .

- Traiter les combustibles usés, en visant deux objectifs :
- réduite le volume des "déchets ultimes" et faciliter leur stockage définitif (voir ci-dessus le projet de Bure pour les FA-VL)
- récupérer l’uranium et le plutonium présents dans les combustibles usés pour les recycler.
C’est la politique retenue par la France, le Royaume Uni, le Japon.

Technique de traitement en France
C’est le procédé "PUREX" (Plutonium and Uranium Refining by EXtraction) qui consiste à :
- dissoudre les déchets dans une solution acide,
- traiter la solution pour en extraire l’uranium et le plutonium,
- vitrifier les déchets en vue du stockage (actuellement en surface sur le site de La Hague, en attente du stockage définitif).

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Procédé PUREX
Diagramme de traitement des déchets

5. Quel intérêt de récupérer du plutonium ?

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Usine de La Hague
La plus importante usine de retraitement au monde

L’uranium fissile et le plutonium ont été disponibles sur le marché à des prix relativement bas, suite notamment au démantèlement des armes nucléaires.
La situation est en train de changer pour deux raisons :
- La Chine achète de grandes quantités d’uranium en vue d’alimenter les futures centrales nucléaires qu’elle juge indispensables pour couvrir ses besoins en énergie.
- L’uranium est une ressource relativement rare. On estime parfois que, hors blocage important du nucléaire suite à Fukushima, les stocks disponibles seraient d’une cinquantaine d’années de consommation au rythme actuel.

Le plutonium peut dès lors devenir le combustible de substitution à l’uranium, sous deux formes
- Dès maintenant, sous forme de mélange avec l’uranium, pour constituer le MOX (Mixed OXides), constitué d’environ 7 % de plutonium et 93 % d’uranium appauvri. Les MOX est utilisé en France dans plusieurs centrales, et sera sans doute utilisé dans l’EPR.
- A plus long terme avec les réacteurs surgénérateurs pour lesquels le plutonium est le combustible de base. C’est en France le projet ASTRID, dans le cadre du projet international "Génération IV"

6. Orientations à moyen terme

En France, le cadre législatif actuel a été fixé par la Loi Bataille (1996) puis la Loi de juin 2006
Trois axes de recherche ont été fixés par ces lois :
- Séparation et transmutation des éléments radioactifs à vie longue
- Stockage réversible
- Entreposage de longue durée

Les échéances à venir (sous réserves de réorientations politiques)
- 2013 : débat public sur le centre de stockage réversible profond, après proposition de l’ANDRA
- 2015 : Loi fixant les conditions de réversibilité du stockage profond
- 2025 : début de l’exploitation du centre de stockage réversible profond

Annexe technique : modes de production des déchets radioactifs


(dans le réacteur d’une centrale nucléaire)

Comme on l’a vu dans l’article sur le B A BA de la physique nucléaire,
la réaction de fission est produite par la collision d’un neutron projeté sur un noyau d’uranium.

Ce schéma permet de repérer les trois modes de production de déchets :

- 1. les produits de fission
Le noyau d’uranium est fissionné en deux noyaux plus petits, ce sont les produits de fission. Ils peuvent être de nature très diverses, les principaux étant l’iode 131 (période de huit jours) et le césium 137 (période de 30 ans).

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Fission nucléaire réussie
Production de 2 produits de fission (ex : iode, césium)

Au passage, ceci permet de comprendre pourquoi, en cas d’accident, il faut absorber de l’iode : celui-ci sature la thyroïde et évite la fixation de l’iode radioactif ; et pourquoi on surveille particulièrement les émissions de césium 137.

- 2. Les actinides
Tous les neutrons ne sont pas nécessairement efficaces pour faire une fission. Certains sont seulement absorbés par le noyau d’uranium, et créent ainsi toutes sorte d’isotopes (plus de 400). On appelle ces nouveaux éléments des actinides. Ce sont des éléments radioactifs artificiels, à vie très longue (plusieurs millions d’années).

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Fission ratée
Absorption du neutron et production d’un actinide

On distingue deux types d’actinides :
- Les actinides mineurs (américium, curium, neptunium). Ce sont sans conteste des déchets.
- Les actinides majeurs (uranium, plutonium), que l’on peut considérer comme des déchets ou au contraire comme des sous produits utiles, étant fissiles et pouvant donc servir de carburant.
D’où le problème et une polémique récurrente : faut-il ou non traiter les déchets nucléaires, voir chapitres 4 et 5 ci-dessus.

- 3. Les produits d’activation
Ce sont les matériaux autour des combustibles (notamment les barres et les gaines) également ciblés par les neutrons et qui deviennent ainsi radioactifs.

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Le neutron va frapper l’enveloppe
L’enveloppe devient radioactive

Qu’est-ce que la transmutation ?

Les déchets les plus problématiques sont les actinides mineurs, compte tenu de leur radioactivité et surtout de leur "période" (plusieurs millions d’années).
Un projet à long terme est de les transformer, dans un réacteur nucléaire spécial, en produits encore radioactifs mais dont la période serait considérablement plus courte : quelques dizaines ou quelques centaines d’années.

Si vous voulez en savoir plus sur la radioactivité, le traitement des déchets, les actinides, ... Je vous conseille ce site. Le menu de gauche permet d’accéder à des rubriques très complètes


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  • Fission nucléaire réussie
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  • Les politiques de traitement des déchets
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  • Le neutron va frapper l'enveloppe
  • Usine de La Hague

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