Déchet radioactif
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Production - Origine

Résidus des mines d'uranium

Décantation de résidus de traitement miniers au Colorado

Les résidus des mines d'uranium sont de deux types : Les stériles miniers (non exploités), et les résidus de traitement (dont l'uranium (L'uranium est un élément chimique de symbole U et de numéro atomique 92. C'est un élément naturel assez fréquent : plus abondant que l'argent, autant que...) 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 (La radioactivité, phénomène qui fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur l'uranium et très vite confirmé par Marie Curie pour le thorium,...) au plus de l'ordre de 100 Bq/g, ce qui est la radioactivité moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous...) des cendres de charbon. Ils sont généralement laissés en tas, ou peuvent être utilisés comme matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) 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 (Le gramme est une unité de masse du Système international (l'unité de base est le kilogramme) et du système CGS. L'abréviation du gramme est g.), 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 (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être...) des éléments de la chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) radioactive de désintégration des uranium 235 et 238. Ces résidus contiennent donc des déchets à vie (La vie est le nom donné :) longue : du Thorium 230 (75 000 ans), du Radium (Le radium est un élément chimique de symbole Ra et de numéro atomique 88.) 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 (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) 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 (Marginal (sous-titrée Anthologie de l'imaginaire) est une collection des éditions OPTA, vouée aux anthologies thématiques de science-fiction.). 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 (La radioprotection désigne l'ensemble des mesures prises pour assurer la protection de l'homme et de son environnement contre les effets néfastes des rayonnements ionisants.) 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 (La chaîne de désintégration, ou chaîne radioactive, ou encore désintégration en cascade, désigne la série de désintégrations, apparaissant par transformation spontanée d'un radioisotope instable,...) de l'uranium 238 contiennent du thorium 230 et du radium 226, qui produisent en continu du radon (Le radon est un élément chimique du tableau périodique de symbole Rn et de numéro atomique 86. C'est un gaz rare, radioactif, d'origine naturelle, qui est principalement formé par la désintégration du radium....) 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 (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.) de la présence de résidus miniers peut s'être perdue entre temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.).

Par ailleurs, indépendamment de cette problématique de radioprotection, les stériles ou résidus miniers peuvent poser des problèmes de toxicité (La toxicité (du grec τοξικότητα toxikótêta) est la mesure de la capacité d’une substance...) chimique, quand l'uranium est présent avec d'autre produits par ailleurs toxiques (plomb, arsenic (L’arsenic est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole As et de numéro atomique 33, présentant des propriétés...),...).

Sous-produits de l'enrichissement

Stockage de conteneurs d'hexafluorure d'uranium appauvri.

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 (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...) importantes d'uranium appauvri, les « queues » du retraitement, qui (sauf précision contraire du contrat d'enrichissement) reste la propriété de l'enrichisseur. Les pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas qui subsiste le plus souvent sous...) 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 (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) 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 (Un réacteur peut désigner :) (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 (Le noyau d'un atome est constitué en première approche de protons et de neutrons. En physique nucléaire, deux atomes sont dits isotopes s'ils ont le même nombre de protons. Le nombre de protons dans le noyau d'un...) fertile susceptible de produire du combustible (Un combustible est une matière qui, en présence d'oxygène et d'énergie, peut se combiner à l'oxygène (qui sert de comburant) dans une réaction chimique générant de la chaleur : la combustion.) nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) dans des filières à surgénérateur, dont l'emploi est prévu avec les réacteurs de quatrième génération à l'horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline en physique, philosophie,...) 2050. Ayant des utilisations prévues dans l'industrie nucléaire (L’industrie nucléaire comprend l'ensemble des procédés de transformation et des acteurs économiques qui utilisent les propriétés du noyau atomique. Dans le domaine civil,...), 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 (Le Combustible MOX (abréviation de mixed oxide) est un combustible nucléaire fabriqué à partir du plutonium et de l'uranium appauvri. Le terme MOX est l'abréviation de :...) 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 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...) 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 (Un déchet (détritus, résidu..) est un objet en fin de vie ou une substance issue d'un processus, jugés devenus inutiles ou dangereux ou...) 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

Train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de plusieurs voitures (pour transporter des personnes) et/ou...) évacuant des combustibles irradiés

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 (Activation peut faire référence à :)
  • le tritium (Le tritium (T ou 3H) est - comme le deutérium - l'un des isotopes de l'hydrogène. Il possède 1 proton et 2 neutrons. Il a été mis en évidence en 1934, par Ernest...)

Les combustibles issus des réacteurs électrogènes ne constituent pas à proprement parler des déchets au sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du ralentissement du...) de la définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les...) du terme en question puisqu'ils sont valorisables pour partie (cf ci-après le point (Graphie) "Valorisation du combustible des réacteurs électrogènes")

Les produits de fission

Les actinides mineurs

pour environ 3% 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 masse grave)....) 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 (Une capture, dans le domaine de l'astronautique, est un processus par lequel un objet céleste, qui passe au voisinage d'un astre, est retenu dans la gravisphère de ce dernier. La capture de l'objet céleste aboutit...) neutronique. Les principaux produits d'activation rencontrés résultent d'éléments présents comme éléments à l'état de trace (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de la Commission...), principalement dans le béton (Le béton est un matériau de construction composite fabriqué à partir de granulats naturels (sable, gravillons) ou artificiels (granulats légers)...) ou l'acier (L’acier est un alliage métallique utilisé dans les domaines de la construction métallique (voir aussi l’article sur la...). Les principaux produits d'activation rencontrés sont :

  • Fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie...) 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 (Le nickel est un élément chimique, de symbole Ni et de numéro atomique 28.) 63 (100 ans, β- de 2,137 MeV), par activation du Ni-62 (acier)

On trouve également les produits d'activation suivants :

  • Carbone 14 (Le carbone 14 est un isotope radioactif du carbone, noté 14C.) (5730 ans, β- de 0,156 MeV), par activation du C-13 (1,1%, σ≈0,9).
  • Chlore (Le chlore est un élément chimique de la famille des halogènes, de symbole Cl, et de numéro atomique 17.) 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 (Le césium est un élément chimique de symbole Cs et de numéro atomique 55.) 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 (L'eau lourde est de l’oxyde de deutérium (formule : D2O ou 2H2O). Chimiquement, elle est identique à l’eau normale (H2O), mais les atomes d’hydrogène dont...) 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 (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...)

Déchets de l'industrie non nucléaire

Déchets du secteur médical

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