Déchet radioactif / Déchets radioactifs / Déchets nucléaires

Un déchet radioactif est une matière radioactive dont aucun usage n'est prévu et dont la dispersion dans l'environnement n'est pas autorisée.

Production de déchets de la filière électronucléaire
Production de déchets de la filière électronucléaire

Un déchet radioactif est une matière radioactive dont aucun usage n'est prévu et dont la dispersion dans l'environnement n'est pas autorisée. Les déchets radioactifs couvrent une grande diversité de substances qui se distinguent surtout par leur activité et leur période radioactive, mais également par leur état (solide, liquide, gazeux) et leur composition chimique. Les déchets radioactifs sont quelquefois appelés déchets nucléaires car la radioactivité provient d'un déséquilibre du noyau atomique.

La plus grande partie des déchets radioactifs provient de l'industrie électro-nucléaire qui utilise et génère des matières radioactives dans les différentes étapes du cycle du combustible nucléaire. Les déchets radioactifs proviennent aussi de la médecine nucléaire, d'industries non nucléaires (extraction des terres rares par exemple), de l'utilisation passée d'éléments radioactifs (paratonnerres à l'américium, etc. ) ou encore des usages militaires de l'énergie nucléaire (fabrication d'armes atomiques surtout).

Dans certains pays, certaines substances radioactives déjà utilisées sont reconnues non pas comme des déchets mais comme des matières valorisables (par exemple, l'uranium de traitement, l'uranium appauvri ou le combustible usé). Les rejets d'effluents radioactifs liquides ou gazeux (Tritium, Carbone 14... ) ne sont pas reconnus comme des déchets radioactifs si leur activité ne dépasse pas les limites autorisées.

Nature et classification

Définition

Selon la définition de l'AIEA, est reconnu comme déchet radioactif «toute matière pour laquelle aucune utilisation n'est prévue, et qui contient des radionucléides en concentrations supérieures aux valeurs que les autorités compétentes considèrent comme acceptables dans des matériaux propres à une utilisation sans contrôle»[1].

En France, selon la définition de la loi, un déchet radioactif est une matière radioactive ne pouvant être réutilisée ou retraitée (dans les conditions techniques et économiques du moment).

Classification

Le système de classification des déchets radioactifs ne dépend pas directement de la façon dont sont générés les déchets. Ils sont classés surtout selon les deux critères suivants :

D'autres critères de classification font intervenir la dangerosité chimique et la nature physico-chimique des déchets.

En France, à partir des critères mondialement reconnus, différents types de déchets ont été défini par l'Autorité de Sûreté Nucléaire, chacun nécessitant une gestion différente :

Production

Résidus de la production électronucléaire

Définitions - Propos liminaires

Avant d'en donner une description détaillée, il importe de bien préciser ce que revêt le terme de "déchet" dans la filière électronucléaire. En effet les combustibles déchargés des réacteurs électrogènes ne sont pas à proprement parler des déchets puisque :

Dans certains pays, tout ou partie des matières valorisables sont récupérées dans les usines de traitement du combustible usé. Dans ce cas, seuls les élements non-valorisables (produits de fission et actinides mineurs) sont reconnus a priori comme déchets.

Les résidus nucléaires (barres de combustible reconnues aujourd'hui comme usagées) ne sont pas des déchets. En effet, des réacteurs à neutrons rapides de 4ème ou 5ème génération pourront rendre les noyaux énergétiquement inexploités (principalement les noyaux dits fertiles - comme l'Uranium-238) fissiles (comme le Plutonium-239) et par conséquent exploitables. Ainsi la plus grande partie de l'uranium naturel pourra être fissionné en réacteur dans ce cas même que sans la mise en œuvre de ces réacteurs seule une proportion voisine de 1,2 à 1,3 % le serait (soit par conséquent grossièrement une valeur un peu inférieure au double de la teneur naturelle en uranium 235). [2]

Le facteur multiplicatif ainsi apporté par les réacteurs de 4 ème génération (dits aussi réacteurs rapides), comparé aux actuels réacteurs à eau, est de l'ordre de 30 à 50, il est inférieur au facteur 140 correspondant à la proportion (=1/140) d'uranium 235 dans l'uranium naturel pour les 3 raisons majeures suivantes :

Prospective à long terme

A long terme, un facteur multiplicatif, probablement encore supérieur, sera apporté par les réacteurs de 4ème génération+ (RN4+ ou 5ème génération RN5) mais dans l'état actuel des développements il ne peut être raisonnablement estimé : tout va dépendre des techniques adoptées, par exemple si on fait recours à une onde de combustion nucléaire en première étape, ou en 2ème étape à un réacteur à sels fondus, véritable usine de retraitement itératif et d'exploitation intégrée (donc potentiellement sans pertes). La remarque essentielle et réitérée de M. De[3] est qu'avec ces techniques nous aurons nettement moins de soucis de combustible à moyen terme, que nous pourrons réutiliser très longtemps celui que nous avons déjà, sans en racheter d'autre, sans générer un kg de déchets nucléaires supplémentaires. Le prix de l'énergie électrique qu'on pourra en tirer mène le kg de résidus nucléaires à des dizaines de fois la valeur de l'or[réf.  nécessaire]. A l'aide d'une usine de retraitement et exploitation de RN4+, on pourra d'ailleurs faire en sorte de ne plus produire le moindre déchet final de demi-vie supérieure à quelques siècles ou même décennies. Que dans le cadre du traité Forum International Génération IV les experts veuillent bien continuer la réflexion sur les réacteurs du futur.

Il va par conséquent sans dire que la mise au stockage géologique profond ne se justifie que pour les produits de fissions définitivement non valorisables et peut-être pour les actinides mineurs. Les autres gros atomes dont prioritairement l'uranium et le plutonium doivent être séparés et conservés pour être utilisés comme combustible dans les réacteurs du futur.

Produits de fission

Icône de détail Article détaillé : Produits de fission.

Actinides mineurs

Lors de l'irradiation en réacteur, les atomes d'uranium (surtout l'isotope 238) du combustible peuvent capturer un neutron sans subir de fission. Ces captures, fréquemment suivies de décroissance radioactive béta, conduisent à une augmentation du numéro atomique. Il se forme dans ce cas des transuraniens : du plutonium et des actinides mineurs (neptunium – américium – curium). La qualification de mineurs rend compte du fait que ces éléments sont présents en bien moins grandes proportions que les actinides majeurs : uranium et plutonium.

Les actinides mineurs à vie moyenne forment environ 35 % du total :

Ces éléments contribuent fortement au dégagement thermique du combustible irradié. Ils sont radioactifs alpha et émettent par conséquent de l'hélium.

D'autre part les AMin à vie longue pour environ 65 % du total qui sont les suivants :

D'une façon générale les AMin représentent les corps qui posent les problèmes principaux au niveau de stockage géologique pour les raisons suivantes :

Déchets de la recherche

Déchets du secteur médical

Déchets de l'industrie non nucléaire

Modes de gestion des déchets radioactifs

Plusieurs modes de gestion des déchets radioactifs sont mis en œuvre selon la nature des déchets et selon les stratégies nationales.

Séparation et traitement

Icône de détail Article détaillé : Retraitement nucléaire.

Le combustible usé en provenance des centrales électrogènes contient des déchets radioactifs et des matières valorisables -c'est-à-dire susceptibles de apporter de l'énergie dans un réacteur- peut-être après un traitement physico-chimique.

La séparation consiste à trier les déchets des matières valorisables. Selon les stratégies de séparation et recyclage, les matières valorisables sont formées du plutonium et/ou de l'uranium. Les déchets contiennent surtout les produits de fission et les actinides mineurs[4].

Une fois la séparation opérée, les déchets font l'objet d'un conditionnement afin de les stabiliser (pour les rendre non dispersables). Pour les déchets de haute activité (solution de produits de fission), ce conditionnement est par exemple la vitrification au sein d'une matrice inerte coulée dans un fût inox. Les déchets de moyenne activité (coques et embouts) peuvent être compactés (afin de diminuer leur volume) puis positionnés dans des fûts métalliques. Les déchets du procédé de séparation en lui-même peuvent faire l'objet d'évacuation sous forme d'effluents liquides ou gazeux ou de conditionnement en attente pour stockage (compactage, cimentation, bituminage... ).

Les matières valorisables sont traités afin de permettre leur ré-utilisation dans un réacteur.

Stockage

Stockage en surface

Stockage à faible profondeur

Stockage en couche géologique profonde

Article détaillé

La solution "nominale" actuelle pour le devenir des déchets radioactifs HAVL soit par conséquent les PF et les AMin consiste à les stocker à grande profondeur (300 à 500 m) dans des galeries creusées dans une couche géologique stable, dense et -le plus possible - étanche (granit, le tuff volcanique ou l'argile comme cela est prévu en France) On estime que le procédé de vitrification devrait être capable d'assurer le confinement des matières durant 10 000 ans, mais de toute façon les modèles de migrations des corps radioactifs ne font pas intervenir ce confinement "artificiel" (les conteneurs), seul la roche naturelle est reconnue.

Stockage en mer

Au cours des années 1950, une partie des déchets provenant des centrales nucléaires européennes et américaines ont été jetés à partir de navires dans l'Atlantique et entre les îles anglo-normandes et le cap de la Hague.

En effet, durant une première phase du développement de l'usage de l'énergie nucléaire a prévalu l'idée que la dispersion large dans l'environnement d'une partie des déchets radioactifs de faible activité pouvait être une solution pour le long terme.

Bien que cette option aît été fortement controversée au sein même de la communauté des ingénieurs du nucléaire et même durant sa mise en œuvre ; jusqu'en 1982, plus de 100 000 tonnes de déchets radioactifs ont été déversés dans des conteneurs en béton, au fond des océans –en atlantique essentiellement- par une douzaine de pays dont essentiellement :

  • L'Angleterre (76,55%),
  • La Suisse (9,64 %),
  • Les États-Unis (7,67%),
  • La Belgique (4,63%)
  • L'URSS.. (proportion non connue).
  • La France (0,77 %) a cessé ces dépôts sous-marins en 1973

Certains conteneurs devaient rester étanches environ 500 ans (alors que les déchets sont actifs des milliers d'années)... délais nécessaire pour ramener leur activité à une valeur telle que leur dispersion dans la mer ne pose pas de problème. Cela étant une partie d'entre eux sont fissurés ou ouverts 29 ans après leur immersion.

A noter que ces déchets immergés ne représentaient nullement la totalité des déchets et qu'il n'a jamais été question que cette pratique critiquable soit la pratique nominale pour la totalité des déchets radioactifs.

Le 12 mai 1993, les parties contractantes de la Convention mondiale 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.

Entreposage

Icône de détail Article détaillé : Entreposage nucléaire.

Evacuation spatiale

L'envoi des déchets radioactifs de type C (déchets HAVL = Haute Activité Vie Longue)  ; c'est-à-dire les produits de fission (PF) et les actinides mineurs (AMin) dans l'espace (dans le Soleil a priori) est une possibilité parfois évoquée pour les éliminer de la biosphère.

Cependant cette solution reste assez théorique pour les raisons suivantes :

Néanmoins, certaines sondes spatiales emportent déjà avec elles du combustible pour leur procurer de l'énergie, à l'instar de Cassini, New Horizon et Ulysse. 50kg de plutonium (à 82% du Pu 238) sont par conséquent dans l'espace, sans espoir de retour.

L'envoi de déchets dans l'espace (le Soleil) est une perspective lointaine, devant faire face à un certain nombre de difficultés, surtout liées au coût d'une telle entreprise.

Stratégies nationales relatives aux déchets radioactifs

Allemagne

La recherche d'un site de stockage géologique est en cours. Diverses expérimentations ont eu lieu à Gorleben (couche de sel), Konrad (mine de fer), Mine d'Asse.

Australie

Icône de détail Article détaillé : Programme nucléaire de l'Australie.

L'Australie a développé le Synroc pour contenir les déchets nucléaires. Le Synroc est une sorte de roche synthétique (Synthetic Rock), inventé en 1978 par le professeur Ted Ringwood de l'Australian National University. Cette technologie est utilisée par l'armée américaine pour confiner ses déchets.

http ://www. arpansa. gov. au/ (Australian Radiation Protection and Nuclear Safety Agency, agence fédérale) Proposed National Radioactive Waste Repository (version archivée par Internet Archive)

Belgique

Selon les estimations fondées sur les données disponibles au 1er janvier 2001, la quantité de déchets conditionnés que l'ONDRAF aura à gérer d'ici 2070 est estimée aux volumes suivants :

Pour les déchets de faible activité, l'ONDRAF a étudié, avec des partenariats locaux, des projets de stockage en surface ou en couche géologique (Mol, Dessel, Fleurus). Après un vote du conseil communal de Fleurus qui a mis fin au processus de consultation engagé dans cette commune, le gouvernement a décidé le 23 juin 2006 de retenir la candidature de la commune de Dessel (Partenariat Stora).

Pour les déchets incompatibles avec un stockage en surface (longue durée de vie et haute activité), un stockage géologique dans une couche d'argile est à l'étude. Un laboratoire souterrain[5] existe à Mol depuis une vingtaine d'années. Le financement du stockage profond repose sur la différention d'un coût fixe et d'un coût variable. Le coût variable est dû au moment de la production du déchet. En revanche, le coût fixe est financé, quelle que soit la quantité de déchets produite in fine, par le mécanisme de garantie contractuelle. Cette approche prudente assure, d'une part la capacité de financement de la totalité des déchets produits à date, d'autre part l'absence d'impact financier des déchets à produire.

Canada

Depuis 1984, expérimentation dans le laboratoire du lac Bonnet (granit) qui devrait être bientôt fermé.

États-Unis

Déchets radioactifs aux États-Unis
Déchets radioactifs aux États-Unis

De très nombreux sites de stockage en surface pour déchets de faible activité sont en opération aux États-Unis (voir carte).

Un stockage géologique dans une couche de sel (WIPP - Waste Isolation Pilot Plant) est en service depuis 1999 pour des déchets de moyenne activité d'origine militaire (Carlsbad - Nouveau Mexique).

Les États-Unis étudient la possibilité d'enfouissement définitif des combustibles usés (déchets fortement radioactifs ou à longue durée de vie) dans le tuf volcanique du site de Yucca Mountain (Nevada). Ce site pourrait recevoir 70 000 tonnes environ.

Aux États-Unis, le financement est réalisé à travers l'abondement d'un fond d'état par une redevance sur le prix de l'électricité. Ce mode de financement dé-responsabilise le producteur de déchet en en transférant la charge sur l'état. Dans ce cadre, l'état est garant du financement de la gestion des déchets.

France

Finlande

Japon

Deux laboratoires sont en cours de réalisation :

Slovaquie

La Slovaquie dispose d'un fonds d'état pour le démantèlement des installations nucléaires et la gestion du combustible usé et des déchets radioactifs. Ce fonds est alimenté par le propriétaire des centrales nucléaires qui verse annuellement 6,8 % du prix de vente de l'électricité commercialisée par les centrales et 350 000 Sk par MW de puissance électrique installée. Le ministère de l'Économie nationale est responsable du fonds. Le mode de calcul de la redevance conduit à une dépendance du montant de l'abondement annuel au prix de l'électricité.

Suède

La solution retenue est celle du stockage géologique dans le granite. Des laboratoires souterrains existent (HRL de Aspo).

Un centre d'entreposage en subsurface est en service depuis 1985 (CLAB).

(sv) et (en) * http ://www. skb. se/

Suisse

Les cinq centrales nucléaires suisses produisent chaque année 700 kg de plutonium. En tout 87.000 m3 de déchets radioactifs devront être stockés une fois que les centrales existantes auront été démantelées. La Suisse a envoyé son combustible irradié dans les usines de retraitement de la Hague en France et de Sellafield en Angleterre jusqu'en 2006. Un moratoire de 10 ans a été voté depuis lors au Parlement suspendant l'exportation de déchets radioactifs pour le retraitement.

Le modèle suisse prévoit l'entreposage des déchets dans deux dépôts différents selon qu'il s'agisse de déchets hautement radioactifs/déchets alpha-toxiques/éléments de combustible irradiés ou de déchets faiblement et moyennement radioactifs. Ils pourraient néanmoins être stockés dans un seul dépôt si un site s'avère adéquat du point de vue géologique.

Les producteurs de déchets radioactifs exploitent depuis 2001 une installation d'entreposage à Würenlingen (ZWILAG) et envisagent un stockage géologique dans le granite ou dans l'argile. Des études de faisabilité du stockage en profondeur ont été acceptées par le Conseil fédéral (gouvernement suisse) en 1988 pour les déchets faiblement radioactifs et en 2006 pour les déchets hautement radioactifs.

Un stockage géologique a aussi été évoqué dans la couche d'Argiles à Opalinus. L'adoption d'une procédure de sélection par le Conseil fédéral en avril 2008 initie la recherche de sites pour l'entreposage de déchets radioactifs en Suisse.

La Nagra proposera des domaines d'implantation géologiques dans le courant de l'année 2008. Ceux-ci feront ensuite l'objet d'analyses de sécurité au cours des 3 étapes prévues dans le plan sectoriel. Au terme de ce processus de sélection, deux sites par catégorie de déchet seront comparés. Une procédure participative est prévue pour les régions concernées par l'accueil d'un dépôt.

Un dépôt pour les déchets faiblement et moyennement radioactifs verra au plus tôt le jour en 2030 alors qu'un dépôt pour les déchets hautement radioactifs sera construit au plus tôt en 2040.

Un laboratoire de recherche est en service dans l'argile du Mont-Terri dans le Jura et un autre dans le granit au Grimsel.

Turquie

Icône de détail Article détaillé : Programme nucléaire de la Turquie.

La Turquie dispose d'un centre de traitement des déchets radioactifs à Istanbul.

Eléments historiques et divers

Les rejets en mer des usines de retraitement

Les rejets d'effluents radioactifs des usines de la Hague et de Sellafield forment une pollution radioactive tant par la quantité de radioactivité relâchée dans l'environnement que par la nature des radioéléments rejetés. [réf.  nécessaire]

Les réacteurs naturels d'Oklo

Les Réacteur nucléaire naturel d'Oklo au Gabon ont fonctionné naturellement pendant des milliers d'années, et ont produit des éléments radioactifs semblables à ceux qu'on trouve dans le combustible irradié (transuraniens, produits de fission surtout).

Les produits de fission et les actinides produits au cours du fonctionnement de ces réacteurs naturels sont quasiment restés à la même place durant plusieurs centaines de millions d'années et ce, malgré le climat équatorial et les variations de la nappe phréatique. On peut ainsi supposer qu'un site du stockage géologique bien choisi assure un confinement correct à long terme.

Notes et références

  1. [1]
  2. Christophe de Reyff - Office fédéral de l'énergie suisse, publication Le Temps, Genève, 5.12.2007
  3. publication Le Temps, 21.12.2007
  4. Le recyclage de ces produits fait l'objet de recherche.
  5. site du laboratoire souterrain belge

Voir aussi

Bibliographie

Liens externes



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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 13/11/2008.
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