Déchet radioactif - Définition

Production - Origine

Résidus des mines d'uranium

Les résidus des mines d'uranium sont de deux types : Les stériles miniers (non exploités), et les résidus de traitement (dont l'uranium a été extrait).

Les stériles miniers sont extraits, mais non exploités, parce qu'ils présentent une teneur en uranium négligeable, ou insuffisante pour qu'une exploitation soit économiquement rentable. Ces stériles ont une « teneur de coupure » qui dépend des conditions économiques (en particulier, du cours de l'uranium), mais qui restent typiquement de l'ordre du pour mille. Ces stériles non exploitables ont donc une radioactivité au plus de l'ordre de 100 Bq/g, ce qui est la radioactivité moyenne des cendres de charbon. Ils sont généralement laissés en tas, ou peuvent être utilisés comme matériaux de remblais : leur radioactivité est très sensiblement supérieure à celle de roches usuelles (le granite naturel a une radioactivité de l'ordre de 1 becquerel par gramme, due à la présence d’uranium, de l’ordre de 10 ppm), et est facilement détectable, mais l'exposition supplémentaire induite par cette radioactivité reste largement en deçà du seuil réglementaire de un mili-sievert par personne et par an, et n'entraîne pas d'incidence sanitaire statistiquement détectable.

Les résidus de traitement miniers correspondent aux minerais riches, dont a été extrait l'uranium. Ces résidus contiennent encore des traces d'uranium, mais surtout l'ensemble des éléments de la chaîne radioactive de désintégration des uranium 235 et 238. Ces résidus contiennent donc des déchets à vie longue : du Thorium 230 (75 000 ans), du Radium 226 (1 600 ans) et du Protactinium 231 (32 700 ans). Ils contiennent à l'état de traces l'ensemble des éléments de la chaîne radioactive aval, qui emporte 80% à 90% de la radioactivité initiale du minerai (laquelle peut être importante).

Ces résidus de traitement miniers peuvent présenter trois types de problème pour la radioprotection :

• L'eau de drainage ou de nappe phréatique peut entraîner des radionucléides par lixiviation, et devenir non potable du fait de sa radiotoxicité. Cette problématique est relativement facile à maîtriser : les radionucléides étant le plus souvent fixés dans les argiles résultant du traitement, l'entraînement par les aquifères est de toute manière marginal. A titre préventif, les résidus de traitement sont en principe stockés et recouverts de manière à minimiser la lixiviation, et la surveillance des anciens sites miniers comprend souvent une surveillance des radionucléides dans les eaux de résurgence susceptibles d'avoir traversé les résidus.
• Des poussières radioactives peuvent s'envoler, et contaminer les habitants par voie respiratoire. Cette voie de contamination est extrêmement marginale, et n'a une incidence éventuelle que pendant l'exploitation, durant laquelle la radioprotection des ouvriers sera de toute manière dimensionnante par rapport à celle de la population locale. En fin d'exploitation, une couverture sur les résidus de traitement stabilise ces poussières.
• Les résidus de la chaîne de désintégration de l'uranium 238 contiennent du thorium 230 et du radium 226, qui produisent en continu du radon 222. Si la couverture sur les résidus est suffisante et reste étanche, ce radon reste piégé, et ne présente pas de danger particulier. En revanche, si la zone se construit (y compris après des milliers d'années) en perturbant la couverture, les bâtiments peuvent piéger le radon et conduire à des teneurs supérieures à 1000 Bq/m3, justifiant la mise en place de mesures de réduction de la teneur en radon : c'est le principal risque à long terme, parce que la mémoire de la présence de résidus miniers peut s'être perdue entre temps.

Par ailleurs, indépendamment de cette problématique de radioprotection, les stériles ou résidus miniers peuvent poser des problèmes de toxicité chimique, quand l'uranium est présent avec d'autre produits par ailleurs toxiques (plomb, arsenic,...).

Sous-produits de l'enrichissement

La majorité des réacteurs modernes fonctionnent avec de l'uranium enrichi. S'il y a enrichissement de l'uranium d'une part, il reste bien évidemment de l'uranium appauvri d'autre part : L'enrichissement produit des quantité importantes d'uranium appauvri, les « queues » du retraitement, qui (sauf précision contraire du contrat d'enrichissement) reste la propriété de l'enrichisseur. Les pays qui ont une industrie d'enrichissement de l'uranium ont donc d'importants stocks d'uranium appauvri non utilisé (USA, France, Grande Bretagne, Russie).

Les usines d'enrichissement peuvent également faire du ré-enrichissement. Le ré-enrichissement peut prendre deux formes :

• Lorsque le coût de l'énergie devient moindre que le coût du minerai, l'uranium appauvri peut lui-même être ré-enrichi : par exemple, un uranium appauvri à 0,45% pourra être ré-enrichi à 0,72% (pour être utilisé en substitut d'uranium naturel), créant des « queues » encore plus appauvries (par exemple, 0,35%).
• De même, l'uranium de retraitement est également appauvri par son passage en réacteur (à des taux de l'ordre de 1%), et doit être ré-enrichi pour pouvoir être utilisé dans des centrales PWR. Cependant, la manipulation de cet uranium est rendue délicate par la présence de produits de fission tels que le technétium, l'uranium 232, et quelques transuraniens. Actuellement, seule l'usine russe de Seversk a la capacité de ré-enrichir cet uranium de retraitement. À terme, ce sera ensuite également le cas de la future usine George Besse II.

L'uranium appauvri est, pour la plus grande part, entreposé en l'attente d'une valorisation ultérieure, car est constitué d'uranium 238, isotope fertile susceptible de produire du combustible nucléaire dans des filières à surgénérateur, dont l'emploi est prévu avec les réacteurs de quatrième génération à l'horizon 2050. Ayant des utilisations prévues dans l'industrie nucléaire, l'uranium appauvri n'est pas considéré comme un « déchet nucléaire », que ce soit juridiquement ou économiquement. Cependant, cette utilisation n'est prévue qu'à moyen ou long terme, et l'uranium appauvri est simplement stocké dans l'immédiat. Par ailleurs, l'uranium appauvri est également utilisé dès à présent dans la fabrication du combustible MOX pour les REP ou les RNR, et a d'autres utilisations quantitativement marginales (obus, lests...).

Le caractère valorisable ou non de ces stocks fait l'objet de polémiques de la part d'associations écologistes, qui considèrent que « Si l’uranium retraité n’est pas nécessaire, il doit être éliminé comme déchet radioactif », et « Les contrats cités dans "L'exutoire Russe" sont en violation claire de la loi russe, et selon cette législation les déchets d’uranium devraient être renvoyés dans les pays clients dans leur totalité ».

Déchets radioactifs de la production électronucléaire

Les déchets radioactifs de la production électronucléaire peuvent être regroupés dans les quatre catégories suivantes, examinées dans la suite de l'article:

• les produits de fission
• les actinides mineurs
• les produits d'activation
• le tritium

Les combustibles issus des réacteurs électrogènes ne constituent pas à proprement parler des déchets au sens de la définition du terme en question puisqu'ils sont valorisables pour partie (cf ci-après le point "Valorisation du combustible des réacteurs électrogènes")

Les produits de fission

Les actinides mineurs

pour environ 3% de la masse des produits de fission

Les produits d'activation produits dans les réacteurs

En outre, les matériaux constitutifs des installations nucléaires subissent des irradiations neutroniques prolongées, qui génèrent des produits d'activation par capture neutronique. Les principaux produits d'activation rencontrés résultent d'éléments présents comme éléments à l'état de trace, principalement dans le béton ou l'acier. Les principaux produits d'activation rencontrés sont :

• Fer 55 (2,73 ans, ε/β+ 0,231 MeV), par activation de l'isotope Fer-54 (5,8%, σ≈2,2) (acier, béton)
• Cobalt 60 (5,27 ans, β- de 2,824 MeV), par activation du Cobalt-59 (σ≈36) (acier, béton).
• Nickel 63 (100 ans, β- de 2,137 MeV), par activation du Ni-62 (acier)

On trouve également les produits d'activation suivants :

• Carbone 14 (5730 ans, β- de 0,156 MeV), par activation du C-13 (1,1%, σ≈0,9).
• Chlore 36 (301 000 ans, β- de 0,709 MeV et ε/β+ de 1,142 MeV) par activation du Cl-35 (σ≈30).
• Manganèse 54 (312 yours, β− de 0,697 MeV et ε de 1,377 MeV),
• Césium 134 (2 ans, β− de 2.059 MeV et ε de 1.229 MeV), par activation du césium-133 (σ≈26).
• Europium 152, 154 et 155.

Le tritium produit dans les réacteurs à eau

Dans les réacteurs à eau, du tritium (12,32 ans, β- de 0,0186 MeV) est produit dans l'eau, par activation des éléments légers (Bore et Lithium) présents dans le circuit primaire. Un réacteur de 900 MWe rejette de l'ordre de 10 TBq / an (soit 0,03 g/an).

Les réacteurs à eau lourde produisent également du tritium par activation du deutérium ; toutefois dans ce dernier cas une partie du tritium produit est valorisé et commercialisé pour divers usages industriels.Grâce aux réacteurs CANDU, le Canada est ainsi le 1er producteur mondial de tritium . Ce tritium valorisé ne peut donc pas être considéré comme un déchet stricto sensu.

Déchets de la recherche

Déchets de l'industrie non nucléaire

Déchets du secteur médical