Fukushima: un procédé français de dépollution décontamination des terres expérimenté au Japon
Publié par Redbran le 28/03/2018 à 12:00
Source: CEA
Le CEA, Orano et Veolia ont expérimenté au Japon entre le 13 et le 17 novembre 2017 un procédé de décontamination de terres radioactives. Ces essais ont été réalisés au Japon sur plusieurs centaines de kilogrammes de terre de la région de Fukushima.


La récolte de la mousse contenant le césium (Le césium est un élément chimique de symbole Cs et de numéro atomique 55.) fixé sur les particules d'argile (L'argile (nom féminin) est une roche sédimentaire, composée pour une large part de minéraux spécifiques, silicates en général...), lors de l'expérimentation (L'expérimentation est une méthode scientifique qui consiste à tester par des expériences répétées la validité d'une hypothèse et à obtenir des données...) au Japon © J-L Sida/CEA

Dans la région de Fukushima, environ 22 millions de mètres cube (En géométrie euclidienne, un cube est un prisme dont toutes les faces sont carrées. Les cubes figurent parmi les solides les plus remarquables de l'espace. C'est...) de terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et...) contaminés par la radioactivité (La radioactivité, phénomène qui fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur l'uranium et très vite confirmé par Marie Curie pour le thorium, est un phénomène physique naturel au cours duquel...) ont été retirés de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière...) des sols après l'accident de la centrale nucléaire (Une centrale nucléaire est un site industriel qui utilise la fission de noyaux atomiques pour produire de la chaleur, dont une partie est transformée en électricité (entre 30 % et...) dans le but de restaurer au plus vite l'accessibilité de la zone à ses habitants. Cette terre est entreposée dans de grands sacs appelés 'big bags' sur plusieurs sites dédiés. Les autorités japonaises cherchent les meilleures technologies pour supprimer ou réduire la présence d'éléments radioactifs dans les terres. Il s'agit de réduire le volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) de ces déchets en concentrant la radioactivité essentiellement due au césium dans un faible volume et récupérer la partie décontaminée. La particularité du procédé proposé par le CEA, Orano et Veolia est de séparer directement les particules de terres contaminées par le césium radioactif des particules très peu ou pas contaminées.

Des technologies pour remédier à une pollution accidentelle

En France, les acteurs de ce projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration...), baptisé Demeterres (1), développent, depuis 2013, plusieurs technologies inédites de remédiation des sols et des effluents contaminés. Ces technologies, fondées sur des procédés biologiques ou physico-chimiques ont pour but de décontaminer les sols en utilisant des méthodes "éco-compatibles" en vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) de les réhabiliter pour restaurer leur usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.).

Une campagne d'essais réels au Japon

L'un des procédés physico-chimiques développés dans le cadre de ce projet par le CEA, Orano et Veolia, désigné "mousse de flottation", a été testé au Japon dans la semaine du 13 au 17 novembre 2017. Il consiste à faire mousser une suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de particule. En géomorphologie, la suspension est un mode de transport des sédiments. Le fait de suspendre un objet ...) de terre dans une colonne de flottation. La terre contaminée est préalablement mise en suspension dans l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) avec un produit moussant. Le mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une préparation aussi...) est injecté dans une colonne verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.) dans laquelle on injecte ensuite des bulles d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de...). Les particules d'argile chargées en césium sont entrainées à la surface par les bulles et forment une mousse qui s'accumule et est aspirée en tête de colonne.

On récupère donc:
- d'une part, dans la partie "mousse" en haut de la colonne, les fines particules contenant une forte proportion de la --radioactivité,
- d'autre part, en pied de colonne, la terre débarrassée des fines particules, donc d'une grande partie de la radioactivité.

Les essais de flottation, menés par les équipes CEA/Orano/Veolia françaises au Japon en novembre 2017 ont permis d'atteindre les objectifs fixés sur deux big bags. Il a été possible de récupérer 70 à 85 % de la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la...) initiale de terre dans laquelle il ne reste que 33 % à 50 % de la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur...) de radioactivité initiale.
Cette terre a un niveau de radioactivité conforme au seuil de 8 kBq/kg fixé par la réglementation japonaise en vue d'une possible revalorisation.
Pour améliorer encore le rendement d'extraction du césium, des optimisations de la préparation de la terre (séchage, émiettage, prétamisage et dispersion (La dispersion, en mécanique ondulatoire, est le phénomène affectant une onde dans un milieu dispersif, c'est-à-dire dans lequel les différentes fréquences constituant l'onde ne se propagent pas à la même...) dans l'eau) ont été proposées.

Perspectives

Si la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) présentée est sélectionnée par les autorités japonaises, l'étape suivante consistera à la développer à plus grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui...) afin qu'elle puisse être mise en œuvre dans les communes japonaises hébergeant des centres de stockage.
Ce procédé a fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être...) d'un brevet CEA exploité au niveau "pilote pré-industriel" par Orano et Veolia.

Du pilote à la démonstration in situ

- 2016: premier pilote en colonne (de 2 m de hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.), 20 cm de diamètre) est testé en France, au CEA Marcoule (Créé en 1956, le site nucléaire de Marcoule s'étend sur les communes de Chusclan et Codolet, proches de Bagnols-sur-Cèze, dans le Gard. Ce site industriel, situé en bordure du Rhône entre Valence (110 km en...), sur différentes terres non contaminées. Les paramètres: débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.) d'air, agent moussant, temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de résidence (Le nom de résidence est donné à un ensemble de voies souvent qui forment une boucle ayant la particularité de desservir des mêmes logements appelées également résidence. Ce terme vient du verbe latin residere qui signifie rester...)... ont été optimisés pour extraire un maximum de particules d'argile. Ces essais ont permis de recueillir des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) utiles sur le fonctionnement du procédé.

- Avril 2017: la technologie est proposée, via une filiale japonaise d'Orano (Anadec), dans le cadre de l'appel à projets "Démonstration de nouvelles techniques de décontamination" du Ministry of Environment (MoE) japonais.

- Juillet 2017: la technologie est sélectionnée pour démonstration in situ, par les autorités japonaises, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) comme neuf autres technologies (sur 19 projets présentés). Ces démonstrations de technologies innovantes sont fondées sur des essais de fonctionnement de courte durée en environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend...) réel. Ils permettent, pour les acteurs locaux, d'enrichir l'éventail de possibilités pour décontaminer les sols.

- Novembre 2017: les essais de démonstration en présence de représentants du MoE ont été réalisés avec succès, du 13 au 17 novembre 2017, sur la commune d'Okuma qui héberge des centres de stockage de big-bags contenant des sols contaminés. Sur la plupart des terres testées, 70 à 80 % des fines particules préalablement libérées par l'agitation (L’agitation est l'opération qui consiste à mélanger une phase ou plusieurs pour rendre une ou plusieurs de ces caractéristiques homogènes. Plusieurs types...) dans l'eau ont bien été séparées par flottation permettant la concentration volumique de la radioactivité d'un facteur 3 à 7.


Pilote intégré de flottation par mousse particulaire, en phase de test au CEA Marcoule (France) © Sylvain Faure/CEA

Note:
(1) Développement de méthodes bio- et éco-technologiques pour la remédiation raisonnée des effluents et des sols en appui à une stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie « conduire » - est :) de réhabilitation agricole post-accidentelle
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