Quels traitements pour les déchets nucléaires ?

1. Quels traitements pour les déchets nucléaires ? Isabelle Billard - IReS (IN2P3-CNRS Université de Strasbourg) - T1

2. Quelques rappels • Un atome est composé de neutrons, de protons (noyau) et d’électrons. C’est le nombre de protons qui définit l’élément chimique (H, Cu, U …). • Un élément chimique possède plusieurs isotopesqui diffèrent seulement par leur nombre de neutrons. • Un isotope d’un élément est dit radioactif s’il se transforme spontanément en un isotope d’un autre élément, celui-ci pouvant être également radioactif. • Cette transformation (=désintégration) s’accompagne d’émission de particules et/ou de rayonnements plus ou moins dangereux selon l’isotope radioactif. • L’activité est définie par le nombre de désintégrations (tous types confondus) par seconde et s’exprime en Becquerel. 1 Bq = 1 désintégration par seconde Isabelle Billard - IReS (IN2P3-CNRS Université de Strasbourg) - T2

3. Rappels : suite • La chaîne des désintégrations successives se termine toujours par un élément stable. La radioactivitédiminue puis disparaîtavec le temps. • La période d’un isotope radioactif est le temps au bout duquel la moitié des noyaux de cet isotope s’est transformée. • Exemples : 235U : période = 0,7 Milliards d’années 124Cs : période = 31 secondes 235U 231Th 231Pa 227Ac 207Pb (stable) etc De 227Ac à 207Pb, il y aplus de 7 étapes de désintégrations successives Isabelle Billard - IReS (IN2P3-CNRS Université de Strasbourg) - T3

4. D’où viennent les déchets ? • «Toute matière contenant des radionucléides en concentration supérieure aux valeurs que les autorités compétentes considèrent comme admissibles dans les matériaux propres à une utilisation sans contrôle et pour laquelle aucun usage n’est prévu ». • Cycle du nucléaire civil : production d’éléctricité • Industrie • Recherche universitaire et hospitalière • Résidus miniers • Déchets militaires : traitement à part Isabelle Billard - IReS (IN2P3-CNRS Université de Strasbourg) - T4

5. Le cycle du combustible Fabrication du combustible Extraction du minerai Production d’énergie Déchets Retraitement Stockage Isabelle Billard - IReS (IN2P3-CNRS Université de Strasbourg) - T5

6. Déchets issus des centrales nucléaires Les atomes d’uranium du combustible (235U et 238U) sont bombardés par des neutrons. • 235U fissionne (= explose) en libérant de l’énergie. Les débris sont des éléments chimiques très radioactifs, plus légers que 235U. On les appelle : PRODUITS DE FISSION • 238U fissionne peu mais il absorbe les neutrons. Cela conduit à la création d’éléments chimiques nouveaux, tous radioactifs, pluslourds que 238U. On les appelle : TRANSURANIENS : Np, Pu, Am, Cm Produits de fission et transuraniens sont des déchets Isabelle Billard - IReS (IN2P3-CNRS Université de Strasbourg) - T6

7. Production de déchets en centrale AVANT PENDANT APRES Production d’électricité(3 ans) 235U : 8 kg 238U : 943 kg 235U : 33 kg 238U : 967 kg Produits de fission : 35 kg Pu : 9 kg 236U : 4,6 kg transuraniens 237Np : 0,5 kg 243Am: 0,5 kg 244Cm : 0,04 kg Isabelle Billard - IReS (IN2P3-CNRS Université de Strasbourg) - T7

8. Types de déchets • TFA :Très Faible Activité (1 à 100 Bq par gramme) ex : gravats, bétons, ferrailles, résidus chimiques... • Classe A :faible activité (quelques dizaines de milliers de Bq par cm3) et période inférieure à 30 ans ex : blouses, gants, seringues, flacons contaminés... • Classe B : moyenne activité (quelques dizaines de milliers de Bq par cm3), longue période ex : résines, liquides de retraitement • Classe C : haute activité (des milliards de Bq par cm3) ex : cendres du combustible, liquides de retraitement Isabelle Billard - IReS (IN2P3-CNRS Université de Strasbourg) - T8

9. Quelschoix pour les déchets radioactifs ? A l’heure actuelle, il y a deux options possibles : • Stockage direct du combustible usé • Retraitement du combustible usé en vue du recyclage de U et de certains isotopes du Pu (La Hague) D’autres options sont à l’étude : • Retraitement poussé en vue de la transmutation de Np, Am, Cm • Changement complet du type de combustible et des principes des réacteurs Aujourd’hui en France : • TFA, A et B : stockage à La Hague ou à Soulaines (Aube) • C : retraitement ou entreposage d’attente ; pas de site de stockage définitif Les déchets issus du retraitement de combustibles étrangers sontintégralement retournés aux pays producteurs. Isabelle Billard - IReS (IN2P3-CNRS Université de Strasbourg) - T9

10. Les étapes du retraitement Le combustible usé issu des centrales nucléaires contient encore de l’uranium utilisable et d’autres éléments radioactifs utiles (Pu) ou inutiles (Cm, Am, produits de fission …) • Le combustible usé est d’abord conservé en piscine plusieurs mois pour être refroidi. • Le retraitement du combustible usé permet derécupérerU et Pu, de trier et classer le reste. • U et Pu sont recyclés dans les centrales nucléaires. • Les déchets finaux sont stockés. Isabelle Billard - IReS (IN2P3-CNRS Université de Strasbourg) - T10

11. ANDRAAgence Nationale pour la gestion des Déchets RAdioactifs Mission industrielle : gestion des déchets de tous les producteurs Mission de recherche : futurs sites, devenir des colis et toutes les options du stockage Mission d’information : publication de rapports, cartes, états des lieux... L’ANDRA effectue une surveillance et assure la décontamination des sites anciens ou «oubliés» et redécouverts : industrie horlogère, laboratoires des Joliot-Curie ... Isabelle Billard - IReS (IN2P3-CNRS Université de Strasbourg) - T11

12. Une option nouvelle: la transmutation Principe : bombarder avec des neutrons les noyaux radioactifs jugés trop dangereux à long terme pour les transmuter en des noyaux stables ou dont la radioactivité sera effective moins longtemps. 99Tc (2 105 ans) + n° 100Tc(15,8s) 100Ru (stable) • Cette option est à l’étude dans de nombreux pays : Russie, USA, Japon et France • Elle s’accompagnera vraisemblablement d’une profonde modification de l’ensemble du cycle (nouveaux réacteurs, changement du combustible…) Isabelle Billard - IReS (IN2P3-CNRS Université de Strasbourg) - T12

13. La transmutation n’est pas si simple Il faut transmuter seulement les isotopes de vie longue non recyclables : séparation chimique puis séparation isotopique : opération difficile Np, Am, Cm car très radiotoxiques Tc car un seul isotope MAIS : Cm est très radioactif, délicat à manipuler la séparation chimique du Cm n’est pas complète choix Isabelle Billard - IReS (IN2P3-CNRS Université de Strasbourg) - T13

14. Devenir des sites de stockage Isabelle Billard - IReS (IN2P3-CNRS Université de Strasbourg) - T14

15. Quelques fausses bonnes idées • Envoyer les déchets dans l’espace Pour la France (1200t déchargées par an), à raison de 10t utiles (Ariane V) Un lancement tous les trois jours… et 100% de réussite ! • Enfouir les déchets dans les fonds océaniques Conférences de Londres, Tokyo, Rio… C’est INTERDIT! Isabelle Billard - IReS (IN2P3-CNRS Université de Strasbourg) - T15

16. Conclusion • Quelle que soit l’option retenue (retraitement ou non), on n’échappe pas à la présence de déchets et donc à la nécessité de leur stockage. • La nature et les quantités de déchets générés dépendent de l’option choisie (stockage direct, retraitement, transmutation…). • La loi de 1991 impose aux organismes de recherche des études dans ce domaine : le Parlement examinera les résultats de ces travaux en 2006. Isabelle Billard - IReS (IN2P3-CNRS Université de Strasbourg) - T16