Déchet radioactif - Définition

Modes de gestion des déchets radioactifs

Plusieurs modes de gestion des déchets radioactifs liquides et solides sont mis en œuvre (selon la nature des déchets, mais aussi selon les stratégies nationales et moyens techniques disponibles). Aux États-Unis, en Suisse et en France, la loi a évolué et a imposé la réversibilité. Au Canada et au Japon, ce sont les gouvernements qui ont récemment revu leur doctrine pour aussi y intégrer le principe de réversibilité des choix techniques, et des choix politiques (ce qui signifie que même en profondeur, un déchet devrait pouvoir être contrôlé et déplacé) pour notamment laisser ouvert le processus décisionnel pour les décideurs et citoyens du futur. En Suède et Finlande, ce sont les exploitants nucléaires eux-mêmes qui ont fait ce choix. Au Royaume-Uni, le débat est encore en cours.
Après 30 ans, la Suède a demandé en juin 2009 à son Agence SKB (Agence suédoise de gestion des déchets nucléaires) de se préparer à un enfouissement de cent mille ans pour certains de ses déchets, dans une couche de granit à 500 m de profondeur, dans un site où une centrale est déjà installée depuis 1980 (à Östhammar, à environ 100 km au nord de Stockholm), sous réserve que le tribunal de l'environnement accepte de délivrer le permis de construire.

Séparation et traitement

Le combustible usé des centrales nucléaires contient:

• d'une part des matières des matières valorisables (plutonium et/ou uranium) susceptibles de fournir de l'énergie dans certains réacteurs (au MOX par exemple), après un traitement physico-chimique et de séparation et tri.
• d'autre part des déchets radioactifs non valorisables (déchet ultime); les déchets contiennent notamment des produits de fission et des actinides mineurs. Le recyclage et stockage de ces produits fait l'objet de recherche.

La première étape du traitement du combustible usé des centrales nucléaires consiste donc à séparer les déchets proprement dits des matières valorisables.
Une fois la séparation opérée, les déchets font l'objet d'un conditionnement adapté à leur nature, 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 en inox. Les déchets de moyenne activité (coques et embouts) peuvent être compactés (afin de réduire leur volume) puis placés 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...).

Entreposage

Stockage

On peut distinguer un stockage de court ou moyen-terme en « piscine » (ou autre lieu du stockage), du stockage définitif de long terme (qui correspond à une mise en décharge, mais qui doit être réversible selon certaines stratégies ou législations). Ces législations ou stratégies peuvent évoluer. Aux États-Unis, le projet de stockage dans les couches de roches volcaniques de Yucca Mountain dans le désert du Nevada, a finalement été gelé en 2009 par le président Barack Obama, juste avant son ouverture programmée, pendant qu'en Allemagne, notamment en raison de problèmes techniques, le stockage dans la mine de sel de Görleben a été gelé.

Stockage en surface

Dans le passé des déchets faiblement ou moyennement radioactifs ont été utilisés comme matériaux de remblai.
C'est en général et de plus en plus un stockage temporaire. Il permet de pouvoir mieux surveiller l'évolution des déchets et l'éventuelle dégradation de leurs contenants.

Stockage à faible profondeur

Stockage en couche géologique profonde

Une des solutions "nominales" actuelles pour le devenir des déchets radioactifs HAVL soit donc les produits de fission PF et les actinides mineurs 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 (le granit, le tuff volcanique ou l'argile comme cela est envisagé 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), seule la roche naturelle est considérée.

Le stockage des déchets radioactifs en couche géologique profonde est très coûteux et n'est actuellement retenu que pour les produits de fissions définitivement non valorisables et éventuellement pour les actinides mineurs. Les autres gros atomes dont prioritairement l'uranium et le plutonium sont séparés et conservés pour être potentiellement utilisés comme combustibles dans les réacteurs actuels ou futurs, avec le risque qu'ils puissent être détourné pour des usages militaires.

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 ait 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 principalement- par une douzaine de pays dont principalement :

• 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 l'ensemble des déchets radioactifs.

Le 12 mai 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.

Évacuation 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 quelquefois évoquée pour les éliminer de la biosphère.

Toutefois cette solution reste assez théorique pour les raisons suivantes:

• Ceci ne pourrait éventuellement concerner que les PF et les AMin

• Le prix est un obstacle majeur : une fusée Ariane V coûte 150 millions d'euros

• La quantité : 340 tonnes/an (avec le conditionnement et les emballages) pour la seule France, bien plus que la capacité d'une fusée actuelle ( à titre d'exemple, la fusée Ariane V met 10 tonnes maximum en orbite solaire, soit 15 millions d'euros par tonne de déchets emballés et 34 lancements/an ); or aujourd'hui le coût du stockage profond géologique est de 150 000 euros par tonne, donc environ 100 fois moins cher

• Le risque de voir les emballages retomber en cas d'incident après le lancement n'est pas négligeable, mais il y a surtout le risque de voir la fusée exploser au lancement et porter les conteneurs à très forte température : sur ce point on a évoqué le fait que l'on pourrait à long terme imaginer des fusées à ergol non capable d'exploser (fusée à eau vaporisée par chauffage laser depuis le sol)

• La nécessité de trouver des orbites non encombrées capables de recevoir le train des déchets en question envoyés dans le Soleil (ou Mercure?) sachant qu'aujourd'hui l'encombrement de l'espace par des déchets de natures diverses pose déjà un problème

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. 50 kg de plutonium (à 82% du Pu 238) sont donc dans l'espace, sans espoir de retour.

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