Déchets, démantelement, déconstruction...

Déchets, démantelement, déconstruction...

Près de cinquante ans après sa mise en service, le nucléaire français n’a toujours pas de lieu d’accueil définitif pour ses déchets ultimes. Pourtant, les scientifiques ne sont pas en manque d’imagination, certains ont même émis l’idée de les envoyer dans l’espace ! Finalement, rien ne permet, pour l’instant, de faire pencher la balance en faveur des pro ou des anti-nucléaires. La priorité doit donc être donnée à la sensibilisation du public, car les générations futures ont le droit de choisir leurs solutions. D’où viennent les déchets nucléaires ? Où en sont les sites de stockages pour ces résidus indésirables ? Quels organismes en sont responsables ? La table ronde du jeudi 9 décembre 2010, intitulée « Déchets, démantèlement, déconstruction », se proposait de poser les bases du débat sur les déchets nucléaires. Retour sur cette soirée organisée par l’ISTP et par le club des jeunes sociétaires de la SFEN.

L’amphithéâtre de l’Espace Fauriel était plein jeudi 9 décembre, à l’occasion de la table ronde sur les déchets nucléaires. Des élèves de l’ISTP, mais aussi de l’ENISE (Ecole Nationale d’Ingénieurs de Saint-Etienne) se sont déplacés pour écouter différentes personnalités du milieu du nucléaire. Détendu, Christian Montané, ex-directeur du Site de Creys-Malville, a animé cette soirée afin de distribuer équitablement la parole aux quatre intervenants, chacun étant chargé d’une partie de la conférence, tout en laissant la place à d’éventuelles questions.

Notions fondamentales

Avant de rentrer dans le vif du sujet, voici quelques rappels élémentaires permettant de comprendre la suite de la conférence : 1) La radioactivité est un phénomène naturel : Certains noyaux, trop lourds, ne sont pas dans une forme stable. Ils se transforment spontanément (on dit qu’ils se désintègrent), perdent une partie de leur masse et émettent des rayonnements qui peuvent être de trois types : alpha (?) ; Béta (?) ; Gamma (?). Ce sont principalement les rayons ? qui sont dangereux pour l’organisme s’ils sont absorbés en trop grande quantité. On dit alors que l’on est irradié. Cependant, nous recevons tous les jours certains de ces rayons sans en être affectés et sans nous en rendre compte. 2) Le niveau d’activité radioactive se mesure en becquerels, c’est-à-dire en nombre de désintégrations par seconde. 3) La décroissance radioactive n’est pas linéaire. Pour une quantité de déchets donnée, on appelle période (ou temps de demi-vie) le temps nécessaire pour que la moitié des déchets soit désintégrée. Cette période est caractéristique de chaque élément radioactif. Ainsi, au bout de dix périodes, la quantité de déchet initiale a été divisée par 2 puissance 10 , soit environ par 1000. Ce n’est qu’à ce moment là que l’on considère que les déchets ne sont plus radioactifs. (Voir Fig.1)



4) Les centrales nucléaires se servent d’une réaction nucléaire appelée fission, tendance qu’ont certains noyaux à vouloir se scinder en deux noyaux plus légers. On dit que de tels noyaux sont fissiles, c’est le cas de l’uranium 235. Une fission est provoquée artificiellement en bombardant l’uranium avec un neutron suffisamment rapide. La réaction est schématisée ci-dessous (Fig.2).



On voit ici que le noyau d’uranium 235 a libéré plusieurs entités : 1) deux nouveaux atomes appelés produits de fission, extrêmement radioactifs. 2) Trois neutrons dont un ou plusieurs va provoquer une nouvelle fission (réaction en chaîne). 3) De l’énergie qui va servir à chauffer de l’eau pour produire de l’électricité.

1. Nature et origine des Déchets : Pierre Schmitt

Que ce soient des actinides mineurs ou des produits de fission, les déchets nucléaires prennent différentes formes. Et si l’on connait bien les mécanismes qui mènent à la génération de déchets, le recyclage est, quant à lui, à la peine. Avancées et espoirs de la science nucléaire : Pierre Schmitt fait le point

Produits de fission et captures stériles

Les principaux déchets radioactifs, en volume, issus des combustibles usés des réacteurs nucléaires sont les produits de fission. En effet, les deux atomes issus de la désintégration d’un noyau d’uranium sont fortement instables et vont passer par une cascade de désintégrations avant de se stabiliser.
Les neutrons libérés lors d’une réaction de fission vont être également à l’origine du rejet de déchets nucléaires. Les statistiques annoncent qu’en réalité 38,1 fissions donnent naissance à 100 neutrons dont 38,1 vont être à leur tour frappeurs, c’est-à-dire qu’ils vont provoquer 38,1 nouvelles fissions, soit un peu plus de un sur trois. On doit ici se poser la question du devenir des 69,1 neutrons non-frappeurs restants.
Certains de ces neutrons sont capturés (captures stériles) par des noyaux d’uranium sans que cela engendre de fission. Les noyaux ainsi formés font partie de la famille des actinides. Parfois, les neutrons capturés sont transformés en proton par radioactivité. Les noyaux vont alors posséder un nombre de protons supérieur à celui de l’uranium. Les actinides peuvent donc être de l’uranium (Z=92), du neptunium (Z=93), du plutonium (Z=94), de l’américium (Z=95) ou du curium (Z=96). Le neptunium, l’américium et le curium sont appelés actinides « mineurs » car leur abondance dans un réacteur est réduite. Ce ne sont pas des éléments fissiles, ils ne peuvent donc pas servir à produire de l’énergie nucléaire. Au contraire, l’uranium et le plutonium peuvent être réutilisés comme combustibles.
D’autres neutrons sont capturés par les atomes de la structure du réacteur : Tuyaux, fluide caloriporteur ou béton. Ces éléments deviennent donc radioactifs à leur tour, ce sont des produits d’activation.

Le plutonium en question

Finalement, si on charge un réacteur à hauteur de 3893 kg en uranium enrichi à 3.5 %, au bout de quatre ans, on décharge 3717 kg d’Uranium, 38 kg de Plutonium ainsi que des actinides mineurs et des produits de fission ayant des périodes d’activités variées.
Si on ne retraitait pas les déchets, au bout de 1000 ans, le plutonium représenterait 90% de la toxicité des déchets. Au bout de 10 millions d’années, il en représenterait encore la moitié. Si, de plus, on garde à l’esprit que le plutonium est radioactif béta moins et donne naissance à d’autres éléments également radioactifs, on réalise que ce seront ses « fils » et ses « petits-fils » qui prendront la relève de l’activité. Autrement dit, l’enjeu majeur se joue sur le traitement du plutonium.
On sait valoriser le plutonium en le récupérant et en le mélangeant à de l’uranium appauvri. C’est ce qu’on appelle le combustible MOX (mélange d’oxydes). Cependant, ce combustible est moins rentable et il rejette plus d’actinides mineurs, déchets également extrêmement actifs. Le MOX n’est, quant à lui, pas recyclable.
Les réacteurs à neutrons rapides ou les réacteurs hybrides présentent des caractéristiques intéressantes pour l’élimination des actinides et du plutonium, mais dans l’état actuel des choses, ils ont besoin de trop de combustible pour démarrer, ce qui pose un certain nombre de problèmes de rentabilité. Ils sont par ailleurs plus dangereux que les réacteurs actuels.



2. Déconstruction des réacteurs EDF : Marie-Thérèse Pascal

Bien que le démantèlement des centrales nucléaires ne produise pas de déchets de haute activité (ceux qui posent le plus de problèmes), il produit cependant un volume très important de déchets de moyenne et faible activité : un million de tonnes environ pour chaque centrale démantelée (à comparer aux 15 000 tonnes de déchets rejetées chaque année par l’exploitation des centrales). Une grande attention est donc portée sur le tri, pour limiter les volumes.

Origine et nature des déchets de démantèlement

La vie d’une centrale nucléaire est découpée en trois phases : 1) Construction 2) Exploitation 3) Déconstruction. Si l’exploitation produit des déchets qui sont issus du combustible usé, la déconstruction en produit également. En effet, nous l’avons vu précédemment, les atomes de la structure peuvent être activés. Il convient donc, au moment de la déconstruction, de séparer les éléments de structure radioactifs des éléments de structure non-radioactifs.
Actuellement, neuf réacteurs sont en cours de déconstruction. Parmi eux, un réacteur à eau pressurisée, un réacteur à eau lourde et six réacteurs graphite-gaz. Tous ces réacteurs de première génération datent des années 1960-1970 et ont servi pendant une vingtaine d’années. Le dernier réacteur en cours de déconstruction est un réacteur à neutron rapide, arrêté pour des raisons politiques.
Les travaux de déconstruction se déroulent en trois phases : premièrement, le démantèlement électromécanique de la tuyauterie. Deuxièmement, l’assainissement des bétons (tous les bétons ne sont pas actifs). Troisièmement, la démolition conventionnelle, une fois que tous les déchets radioactifs ont été évacués.
Finalement, ce sont les bétons qui représentent le plus gros volume, suivi par les ferrailles issues de la tuyauterie. Selon la filière, arrivent ensuite des déchets spécifiques comme le graphite ou le sodium. Puis viennent les déchets issus du procédé de déconstruction, comme les filtres et enfin les déchets technologiques comme les gants ou les tenues des opérateurs.
Les déchets radioactifs sont classés selon deux critères : l’activité et la période. Ces deux critères ont permis de distinguer 6 catégories de déchets différentes.
• Des déchets à vie très courte (VTC) • Des déchets à très faible activité (TFA) • Des déchets à faible et moyenne activité et à vie courte (FMA-VC) • Des déchets à faible activité et à vie longue (FA-VL) • Des déchets à moyenne activité et à vie longue (MA-VL) • Des déchets à haute activité (HA)
La déconstruction ne produit pas de déchets HA. Ces déchets sont uniquement issus des combustibles usés. Le volume total de déchets produit par le programme de déconstruction sera d’environ un million de tonnes dont la Fig.3 montre la répartition.



Un tri méticuleux, des procédés propres…

Lors de la déconstruction, le principe fondamental est d’abord de limiter la quantité de déchets. Ceci implique de trier et de classer les éléments correctement mais aussi d’utiliser des procédés de déconstruction propres, pour ne pas surenchérir le volume de déchets. « Il vaut mieux changer la courroie de distribution plutôt que d’acheter une nouvelle voiture » résume Christian Montané.
Puis, d’autres principes viennent s’ajouter. Il est par exemple important de conditionner les déchets correctement, de les évacuer le plus vite possible, de limiter les transports et bien évidemment de les isoler de l’homme et de l’environnement. En raison de toutes ces étapes délicates, le prix d’une déconstruction s’élève à environ 15% du prix de la construction.

3. Devenir des déchets : Michel Dutzer

En masse, les déchets ultimes ne représentent qu’une infime partie de l’ensemble des déchets radioactifs. Alors pourquoi font-ils autant parler d’eux ? C’est qu’ils concentrent la quasi-totalité de la toxicité des déchets et ont une durée de vie très longue. Parmi les six catégories de déchets, trois sont temporairement stockées en surface en attendant mieux, ce sont les déchets à vie longue, dont les déchets ultimes. La meilleure solution jusqu’à présent est … géologique : des centres de stockage à moyenne et grande profondeur sont à l’étude, mais ils ne verront probablement pas le jour avant une décennie…

Tout d’abord, il est important de faire la différence entre déchets nucléaires et déchets radioactifs. Les déchets nucléaires sont les déchets radioactifs produits par les centrales nucléaires, cependant, les hôpitaux produisent également des déchets radioactifs. L’ANDRA s’occupe de tous les déchets radioactifs, pas seulement de ceux produits par les centrales.
Comme nous l’avons vu dans la partie précédente, les déchets sont classés en six catégories différentes. Cependant, les frontières entre les déchets ne sont pas aussi marquées. Par exemple, une quantité de déchets donnée peut présenter une certaine proportion de déchets à vie courte et une autre de déchets à vie longue. Classer les déchets n’est donc pas si évident. L’ANDRA doit tenir compte de cet aspect pour la sécurité des sites.


Petit volume pour grande activité

Actuellement, 15 000 tonnes de déchets radioactifs sont produits chaque année. Selon les catégories, les volumes et les activités sont extrêmement variables (Fig.4 et Fig.5). Pour un volume extrêmement faible, les HA représentent 95% de la radioactivité. Au contraire, les déchets les plus encombrants sont très peu radioactifs. Les solutions apportées par l’ANDRA vont donc être très différentes les unes des autres.



Des solutions partielles

Les TFA, essentiellement issus du démantèlement des usines, sont stockés dans le département de l’Aube, à Morvilliers dans le CSTFA (centre de stockage des TFA), où les déchets sont compactés puis entreposés dans des alvéoles d’argile pour éviter une trop grande dispersion des atomes radioactifs. Ces déchets ont une activité inférieure à 100 Becquerels par gramme et leur période est d’une dizaine d’années.
Les FMA-VC, qui ont une activité comprise entre 100 et 1 000 000 Becquerels par gramme, sont également stockés dans l’Aube, à Soulaines dans le CSFMA. Ils sont enfermés dans des boîtes en béton avant d’être eux aussi entreposés dans des alvéoles d’argile. Le centre de Soulaines remplace celui de Digulleville, dans la Manche.
Dans l’attente de développement de sites de stockage dédiés, les déchets FA, MA et HA à vie longue sont stockés sur leurs sites de production, ou sur des sites ayant eu une activité nucléaire antérieure, à savoir à Marcoule dans le Gard, à la Hague dans la Manche et à Cadarache dans les Bouches-du-Rhône. Ils sont protégés par du béton, des boues de ciment ou une vitrification et sont plongés dans l’eau pour être refroidis.
L’ensemble des déchets et leur stockage est résumé dans le tableau ci-dessous (Fig. 6) :



4. Rôle et responsabilité des organismes : Robert Rivoire

Le nucléaire est un domaine où la sécurité est omniprésente. Y travailler implique de bien connaître ses responsabilités, ses droits, ainsi que les différents organismes jouant un rôle : quelques explications nécessaires pour les futurs ingénieurs du nucléaire.

« On est un peu l’empêcheur de tourner en rond, dans l’intérêt de tous ». L’ASN est là pour réglementer, autoriser, contrôler, gérer les situations d’urgence et informer la population. Avec 430 agents et 65 millions de budget, l’ASN veille sur tous les domaines ayant trait au nucléaire : un travail complexe. « La sécurité nucléaire, ça va des gestes que fait un opérateur sur un site de déconstruction à la diffusion dans les couches géologiques. C’est pourquoi il est nécessaire de fournir un effort en continu, avec des lignes directrices fortes. Les responsabilités, par exemple, doivent être bien définies ». N’oublions pas que l’exploitant est responsable de la sureté de sa centrale. N’oublions pas non plus que les opérations en radiologie sont également responsables. La communication est un travail de longue haleine et cette conférence en fait partie..

Doit-on booster la formation d’ingénieurs du nucléaire ?

Après plus de vingt ans de recherche, le choix de Barack Obama de faire avorter le projet d’enfouissement de déchets à Yucca Mountain témoigne de l’incertitude dans laquelle nage le nucléaire. Par ses faibles rejets en CO2, l’exploitation du nucléaire est encouragée par ceux qui la défendent, au nom de la lutte contre le réchauffement climatique. Malgré cela, les déchets s’accumulent, les solutions pour les gérer tardent et l’uranium n’est plus aussi bon marché qu’avant. Alors faut-il tout miser sur l’énergie de l’atome ? La question reste entière. Tous les intervenants de cette conférence étaient des pros-nucléaires. Ils se sont appliqués à démontrer le sérieux et l’implication de la France dans cette technologie. Cependant, ils ont laissé transparaître un besoin : celui de recruter de nouveaux cerveaux. Ce n’est pas par hasard si Robert Rivoire a conclu en disant aux étudiants : « On compte sur vous ! ». Ce n’est pas par hasard non plus si Marie-Thérèse Pascal a insisté sur le fait que la qualité de la déconstruction des centrales dépend de la qualité des filières de recyclage. Si la France continue à miser sur l’énergie de l’atome, elle aura besoin, comme les autres pays, de nouveaux ingénieurs pour penser de nouvelles générations de réacteurs et de nouvelles façons de traiter les rejets. Dans son livre « Déchets, le cauchemar du nucléaire », Laure Noualhat (Journaliste à Libération) calcule que sur les 96% de déchets valorisables français annoncés par EDF, seulement 2,5% sont recyclés. Ce constat, comme tant d’autres, nous enseigne que le nucléaire, loin d’être une technologie avérée pour l’environnement et pour les générations à venir, est surtout une technologie où tout reste à faire. Pour certains, c’est une promesse de solutions futures, pour d’autres, c’est un avion sans piste d’atterrissage.

Guillaume DUFOUR



Pour en savoir plus :
www.andra.fr
www.irsn.fr
www.asn.fr
www.areva.com
Déchets, le cauchemar du Nucléaire, documentaire d’Eric Guéret (réalisateur) et Laure Noualhat (Journaliste)
Déchets, le cauchemar du Nucléaire, Livre de Laure Noualhat aux éditions du Seuil
et aussi :
Rencontre autour du film "Nucléaire en alerte"

ISTP : Institut Supérieur des Techniques Productiques, structure rattachée à l’Ecole des Mines de Saint-Etienne.

SFEN : Société Française d’Energie Nucléaire




























































Pierre Schmitt a été constructeur et exploitant de centrales REP (Réacteur à eau pressurisée) et RNR (Réacteurs à neutrons rapides).






































































Marie-Thérèse Pascal travaille à EDF, au CIDEN, Centre d’Ingénierie de la déconstruction et de l’Environnement des centrales Nucléaires.







































































Michel Dutzer travaille à la direction industrielle de l’ANDRA, Agence Nationale pour la gestion des Déchets Radioactifs.


L’ANDRA est un établissement public à caractère industriel et commercial chargé de mettre en place des solutions sur le long terme. Son action est donc essentiellement sous forme de recherche. Il s’agit de concevoir, de construire, d’exploiter, de surveiller et éventuellement de fermer des centres de stockage.

L’ANDRA s’occupe également des détails administratifs concernant le choix d’un site d’implantation des centres. Enfin, l’ANDRA est tenue d’informer le grand public de ses actions. L’agence est financée par l’état sous forme de subvention, mais aussi par les producteurs de déchets radioactifs comme EDF, Areva, le CEA, les centres de recherche ainsi que les hôpitaux.




















































































Robert Rivoire travaille à l’Autorité de Sureté Nucléaire (ASN) de Lyon.
L’ASN est une autorité administrative indépendante créée en 2006 et chargée de la sureté nucléaire (contrôle des centrales) et de la radioprotection (protection contre les rayons ionisants : respect des règles, respect des procédés et prévention).

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