Les déchets radioactifs

Gérer l’énergie nucléaire de manière sûre et responsable

mercredi 4 juin 2008
par Bialis Team

La radioactivité, mesurée en becquerels (Bq), est un phénomène naturel qui provient de la transformation des atomes instables. Lors de la transformation, en général deux nouveaux atomes se forment et divers types de particules atomiques sont éjectées du noyau d’atome d’origine. La radioactivité est la capacité de transformation d’un atome tandis que le rayonnement radioactif (alpha, bêta, gamma) est l’énergie émise par une transformation des noyaux atomiques instables. La période radioactive ou la durée de demi-vie d’un élément radioactif indique le temps nécessaire pour que la moitié des atomes se transforment et par conséquent que l’élément perde la moitié de sa radioactivité. La rayonnement radioactif d’une substance radioactive diminue en fonction du temps, car le nombre d’atomes radioactifs et ainsi le rayonnement diminuent à chaque transformation.

Les définitions retenues par la législation française permettent de clarifier et poser le sujet des déchets radioactifs (Selon le code de l’environnement, art L. 541-1. et art 5 la loi de programme du 28 juin 2006 sur la gestion des matières et des déchets radioactifs).

« Une substance radioactive est une substance qui contient des radionucléides, naturels ou artificiels, dont l’activité ou la concentration justifie un contrôle de radioprotection. »

« Une matière radioactive est une substance radioactive pour laquelle une utilisation ultérieure est prévue ou envisagée, le cas échéant après traitement. »

« Un combustible nucléaire est regardé comme un combustible usé lorsque, après avoir été irradié dans le coeur d’un réacteur, il en est définitivement retiré. »

« Est un déchet (…) tout résidu d’un processus de production, de transformation ou d’utilisation, toute substance, matériau, produit ou plus généralement tout bien meuble abandonné ou que son détenteur destine à l’abandon. »

« Les déchets radioactifs sont des substances radioactives pour lesquelles aucune utilisation ultérieure n’est prévue ou envisagée. »

« Les déchets radioactifs ultimes sont des déchets radioactifs qui ne peuvent plus être traités dans les conditions techniques et économiques du moment, notamment par extraction de leur part valorisable ou par réduction de leur caractère polluant ou dangereux. »

Les déchets nucléaires sont classés en fonction d’une part de l’intensité de leur radioactivité et d’autre part de la période de décroissance radioactive des éléments composants.

La radioactivité

La radioactivité se mesure en becquerels (1 Bq = 1 désintégration / s) et indique la toxicité d’un élément radioactif pour l’homme et l’environnement. La durée de demi-vie permet de déterminer la durée de la nuisance potentielle d’une substance radioactive.

On parle de radioactivité négligeable en dessous de 1 Bq/g, de niveau « naturel » entre 1 et 1000 Bq/g. Au dela, la radiactivité est très toxique.

Quelsques repères complémentaires concernant le niveau de radioactivité (source : Wikipédia) :

La radioactivité mesurée est de 0.0001 Bq / g pour l’eau douce, 0.01 Bq / g pour l’eau de mer, 0.1 Bq / g pour le corps humain,
1 Bq / g pour la radioactivité des granites, du plâtre et la limite inférieure des déchets de très faible activité (TFA, voir au dessous) (Andra),
100 Bq / g limite des « substances radioactives » pour le décret du 24 juin 1974 en France,
1000 Bq / g limite réglementaire de la radioactivité des substances radioactives naturelles imposant une déclaration d’activité en France d’après le décret du 20 juin 1966,
10 000 Bq / g pour la radioactivité d’un minerai d’uranium.

Les quelques chiffres suivants donnent un ordre de grandeur de la période radioactive des éléments radioactifs et de leur activité spécifique par kg d’élément.

	Periode radioactive	Activité spécifique (Bq / kg)
Radionucléide à vie courte :
Iodure 131	8,1 jours	4,57 ^. 10¹⁸
Cobalt 60	5,3 ans
Tritium 3	12,3 ans	3.59 ^. 10¹⁷
Plomb 210	22,3 ans
Strontium 90	28, 1 ans
Césium 137	30 ans	3,20 ^. 10¹⁵

Radionucléide à vie longue :
Américium 241	432 ans
Radium 226	1600 ans	3,64 ^. 10¹³
Carbone 14	5730 ans	1,65 ^. 10¹⁴
Neptunium 237	2 140 000 ans
Plutonium 239	24 400 ans	2,27 ^. 10¹⁷
Potassium 40	1,3 ^. 10⁹ ans	2,55 ^. 10⁸
Uranium 238	4 470 000 000 ans

Source : Andra, IRSN

..... et les déchets radioactifs

On pourra distinguer les déchets nucléaires à très courte durée de vie, ceux dit à "vie courte" et ceux dit à "vie longue".

Les déchets nucléaires à très courte durée de vie (VTC) ont une période d’activité inférieure à 100 jours. Ils sont entreposés le temps nécessaire avant leur élimination par le circuit des déchets hospitaliers(source : IRSN).

Les déchets dit « à vie courte » générés par les activités d’exploitation, de maintenance ou de déconstruction constituent environ 90% du volume total des déchets radioactifs (ex : filtres, résines, vannes, vinyles, tissus).
En France, ces déchets à vie courte sont géré par l’Andra et stockés en surface dans les centres de la Manche (stocké : 500 000 m³) et de l’Aube (124 000 m³ en 2001 avec une capacité de 1 000 000 m³). Les déchets à vie courte ont une période d’activité inférieur à 30 ans et représentent 0,1% de la radioactivité totale globale (source : EDF). Le volume de déchets radioactif de vie courte généré chaque année en France est d’environ 20 000 m³ par an. Il s’agit pour l’essentiel d’objets (ex : gants, filtres, résines, etc.) ou de radioéléments utilisés dans le cadre d’exploitations nucléaires, de laboratoires, d’hôpitaux ou dans l’industrie (minière, agroalimentaire, métallurgie).
Généralement, on désigne par déchet vie courte les déchets de très faible activité (TFA) ou les déchets radioactifs à faible et moyenne activité (FA et MA ou FMA) .
En France les déchets TFA représentent 11% du volume total et sont stockés sur un site spécialisé TFA qui consiste en un système de barrières permettant d’isoler les déchets TFA dans des alvéoles creusées dans l’argile (source : Andra).

Les déchets « à vie longue » ont une période de vie au minimum de 30 ans (ex : Carbon 14 à 5730 ans) et concentrent 99,9% de la radioactivité globale. Il s’agit de déchets faiblement et moyennement radioactifs contenant des éléments radioactifs à vie longue, de déchets à haute activité et à vie longue (HAVL : 0,2% du volume de déchets totaux pour 96% de la radioactivité totale), de déchets graphites ou encore de déchets radifères.
Ils proviennent généralement des usines de fabrication et de traitement de combustibles nucléaire ainsi que des laboratoires de recherche.
Les déchets HAVL pourront être des effluents, coques et embouts utilisés. Les déchets radifères sont essentiellement constitués de terres contaminées issus d’exploitations industrielles ayant utilisé des éléments radioactifs comme le radon et le radium. Les déchets graphites sont des déchets solides issus notamment du démantèlement de la première génération de centrales nucléaires. Le volume de dechets longue vie généré chaque année est d’environ 3 000 m³ dont 200m3 pour les déchets HAVL (source : Andra, CEA et EDF).

Traitement des déchets nucléaire en France
	Vie Courte éléments <30 ans	Vie Longue éléments >30 ans
Très Faible Activité (TFA)	Centre de stockage TFA
Faible Activité (FA)	-stockage en surface(centre de l’Aube) -A l’étude pour les déchets tritié.	Etude en cours (loi du 30 décembre 1991) notamment pour les déchets radifères et les déchets graphites
Moyenne Activité (MA)	-stockage en surface(centre de l’Aube) -A l’étude pour les déchets tritié.	Etude en cours (loi du 30 décembre 1991)
Haute Activité (HA)	Etude en cours (loi du 30 décembre 1991)
(source : Andra)

Gestion des déchets nucléaires, stockage ou recyclage

En France, la loi du 30 décembre 1991, première loi associée au nucléaire définie trois axes de recherche pour la gestion à long terme des déchets nucléaire de longue vie.

Axe 1 : La recherche sur la séparation et la transmutation des déchets radioactifs liés aux combustibles usés est réalisée par le CEA (Commissariat à l’énergie atomique) .

Axe 2 : Depuis 1991, l’Agence Nationale pour la gGestion des Déchets Radioactifs (Andra) est l’établissement public français chargé de la conduite de recherche sur la base d’un financement par les exploitants nucléaires. Les activités de recherche à l’Andra visent à définir des modes de gestion à long terme pour les déchets qui n’en disposent pas encore. L’étude de la faisabilité d’un stockage réversible ou irréversible en formation géologique profonde s’effectue en laboratoires souterrains autour de quatre axes de recherche à savoir : la géologie (connaissance du milieu et de son histoire), la géomécanique (étude de la résistance des roches), l’hydrogéologie (étude des circulations d’eau) et la géochimie (étude des capacités de rétention de la roche).

Axe 3 : Les études sur le conditionnement des déchets et l’entreposage de longue durée sont réalisées par le CEA. Ces études viennent compléter celles réalisées sur le conditionnement dans le verre et portent notamment sur la céramique. Spécifications techniques et architecture sont définies pour les futures conditions de stockage en milieu géologique.

A l’échelle mondiale les deux principales solution retenues pour gérer les déchets de haute activité à vie longue sont les suivantes :

-Le stockage direct des combustibles usés en couche géologique profonde après refroidissement et conditionnement sous la forme la mieux appropriée. Les infiltrations d’eau dans les sous sols constituent la première difficulté rencontré par les laboratoires de recherches dans la mise en place des solutions de stockage géologique. Un système de confinement sera constitué de plusieurs barrières successives artificielles ou naturelles redondantes (si une barrière se dégrade, la suivante prend le relais). Ce système de confinement doit impérativement rendre impossible l’accès de l’eau aux déchets, éviter les intrusions humaines mais permettre la surveillance, et aussi résister aux séismes et autres mouvement géologique.

-Le retraitement et le recyclage avant l’élimination à long terme des déchets ultimes qui consiste à réutiliser la part valorisable du combustible déchargé des réacteurs.

En 1999, les États-Unis ont mis en service le premier site de stockage géologique de déchets à vie longue. Il s’agit du Waste Isolation Pilot Plant (WIPP) au Nouveau Mexique

La France, la Belgique, la Suisse, la Suède, le Canada disposent de laboratoires souterrains d’étude du stockage de déchets nucléaires à longue vie en couche géologique profondes. D’autre pays construisent de nouveaux laboratoires et s’engagent dans l’étude de cette voie.

Le Royaume-Uni, le Japon, la Suisse, la Belgique, les Pays-Bas, la Chine, la Russie et l’Allemagne (jusqu’en 2005) ont retenu l’option du retraitement - recyclage en complément de l’option de stockage géologique.

(source : DGEMP Avr 2004)

Aspects Positifs
- Plusieurs stratégies pour le traitement des déchets radioactifs ont été adoptées et mises en œuvre dont le conditionnement, le stockage et l’entreposage. D’autres solutions sont proposées, rejetées ou débattues comme par exemple l’évacuation dans l’espace ou l’immersion dans la mer.

- Les déchets radioactifs sont en principe et par précaution conditionnés afin de les immobiliser et de les isoler durablement pour éviter toute dissémination de la radioactivité. Pour la France, le conditionnement des déchets longue durée consiste par exemple à les calciner et les incorporer dans un verre en fusion coulé dans un conteneur en acier inoxydable pour constituer un « colis de déchets vitrifiés ».

- Une fois conditionnés, les déchets sont stockés ou entreposés dans des installations spécialisées et surveillées afin de les isoler de l’homme et de l’environnement.

- Pour tous les déchets radioactifs (déchets à vie courte et déchets à vie longue) des solutions industrielles ont été élaborées qui font intervenir le stockage pour les déchets radioactifs à vie courte et l’entreposage pour les déchets à vie longue dans l’attente d’une solution définitive.

- L’industrie nucléaire française produit chaque année moins un kilo (dont 5 g/habitant/an de déchets HAVL, soit v au total 200m3/an) de déchets radioactifs par habitant contre 2 500 kilogrammes pour l’industrie classique dont 100 kg de déchets chimiques toxiques (arsenic, mercure, amiante, plomb…) pour lesquels il n’existe pas, à ce jour, d’installation pour leur élimination ou leur stockage (source : CEA).

Aspects négatifs

- L’entreposage pour les déchets à vie longue reste un problème car aucune solution définitive n’est encore validée. De nombreuses recherches sont cependant financées par les grands exploitants nucléaires pour en améliorer la gestion et définir les solutions long terme qui seront appliquées pour stocker ou recycler les déchets nucléaires à longue vie.

Contraintes

- Le développement de l’énergie nucléaire a pour conséquence la production de déchets radioactifs et en cascade une augmentation des besoins en terme de sûreté et d’espace pour le stockage.

- Les populations inquiètes pour leur santé et leur sécurité sont hostiles à l’implantation de siles de traitement nucléaire dans leur voisinage. Une impulsion politique reste nécessaire pour déterminer le choix d’un site permettant de stocker ou entreposer les déchets nucléaires.

Axes de réflexion

Peut on encore envisager des solutions définitives ou de recyclage des déchets radioactifs ?

Quels délais pour la mise en place des filières de gestion à long terme par rapport aux besoins d’éviter des entreposages non nécessaires ?

Comment réduire les risques liés à l’économie ainsi qu’à la non pérennité des producteurs des déchets ?

Quel équilibre raisonné entre les volumes des filières de gestion à long terme et nos besoins ?

Quels groupes industriels et organismes publics s’engagent réellement pour la recherche de solutions définitives pour la gestion des déchets nucléaires ? Quels sont les résultats aujourd’hui ?