[PDF] Le conditionnement des déchets nucléaires

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Commissariat ˆ lՎnergie atomique

Une monographie de la Direction

de lՎnergie nuclŽaire e-den

Commissariat ˆ lՎnergie atomique

Une monographie de la Direction

de lՎnergie nuclŽaire

Le conditionnement

des dŽchets nuclŽaires

Le conditionnement des dŽchets nuclŽairesAlors que le nuclŽaire civil conna"t un vŽritable regain dÕintŽrt, il faut savoir aussi exactement que pos-

sible de quoi on parle, quÕil sÕagisse du nuclŽaire proprement dit ou des sciences et techniques qui lui

sont raresÉ Pour combler cette quasi-lacune et donner ˆ ses travaux lՎclairage quÕils mŽritent, le

Commissariat ˆ lՎnergie atomique (CEA) dresse, sous forme de courtes monographies, un tableau

complet des recherches en cours dans le domaine de lՎnergie nuclŽaire civile.

Celles-ci Žtant pluridisciplinaires et de nature diverse, la sŽrie de monographies du CEA explore et syn-

nuclŽaire, les matŽriaux sous irradiation ou les dŽchets nuclŽairesÉ SÕadressant ˆ la fois ˆ des scientiÞques dont ce nÕest pas le domaine de compŽ tence, mais qui sont en

qute dÕinformation, et ˆ un plus grand public curieux de son environnement technologique prŽsent et

futur, les monographies du CEA prŽsentent les rŽsultats rŽcents de la recherche dans leur contexte et de ses dŽchets. Les procŽdŽs de cimentation des dŽchets de moyenne activitŽ, de vitriÞcation des solutions dÕactini- des mineurs et de produits de Þssion, sont des procŽdŽs dŽsormais ŽprouvŽs. Le conditionnement des dŽchets nÕest quÕun maillon dans la cha"ne de la gestion des dŽchets, depuis leur production jusquÕˆ leur destination Þnale. Pour autant, ce maillon est essentiel, car la faon dont les dŽchets sont conditionnŽs dŽpend beaucoup de ce quÕon envisage dÕen faire ultŽrieu- rement.RŽciproquement, lÕentreposage et le stockage des dŽchets reposent largement sur la conÞance quÕon peut accorder ˆ la bonne tenue dans le temps des colis de dŽchets. Le r™le de leader de la France dans le domaine du condi- tionnement des dŽchets nuclŽaires est un atout fort, valo- risable au plan industriel international, mais aussi en terme dÕacceptation sociale, en montrant au public que des solutions techniques existent. Cette monographie fait le point sur le conditionnement des dŽchets nuclŽaires et dŽcrit les recherches en cours, en exposant les enjeux et les rŽsultats rŽcents obtenus par le CEA.Le conditionnement des dŽchets nuclŽaires

9:HSMCSB=VVX\^W:

18

ISBN 978-2-281-11379-2

ISSN en cours

Couvmono5FR 31/10/08 12:27 Page 1

Monographies DEN

Une monographie de la Direction de l"énergie nucléaire

Commissariat à l"énergie atomique,

91191 Gif-sur-Yvette Cedex

Tél. : 01 64 50 10 00

Comité scientifique

Michel Beauvy, Georges Berthoud, Mireille Defranceschi, Gérard Ducros, Yannick Guérin, Christian Latgé, Yves Limoge, Charles Madic †, Philippe Moisy, Gérard Santarini, Jean-Marie Seiler, Pierre Sollogoub, Étienne Vernaz, Directeurs de Recherche.

Responsable de thème :

Étienne Vernaz.

Ont participé à la rédaction de cette monographie : Thierry Advocat, Catherine Andrieux, Isabelle Bardez, Florence Bart, Roger Boën, Pascal Bouniol, Guy Brunel, David Chartier, Céline Cau dit Coumes, Jean-Marc Delaye, Xavier Deschanels, Sylvain Faure, Cécile Ferry, Catherine Fillet, Bruno Fournel, Fabien Frizon, Christophe Gallé, Stéphane Gin, Christophe Girold, Agnès Grandjean, Damien Hudry, Christophe Joussot-Dubien, David Lambertin, Aurélien Ledieu, Florent Lemont, Nicolas Moulin, Sylvain Peuget, Olivier Pinet, Jean-Paul Piron, Guillaume Ranc, Isabelle Ribet, Stéphane Sarrade, Magaly Tribet,

Étienne Vernaz (responsable de thème).

Directeur de la Publication :Philippe Pradel.

Comité éditorial :Bernard Bonin (Rédacteur en chef), Bernard Bouquin, Martine Dozol, Michaël Lecomte, Alain Forestier.

Administrateur :Fanny Bazile.

Éditeur :Jean-François Parisot.

Maquette :Pierre Finot.

Correspondance :la correspondance peut être adressée à l"Éditeur ou à CEA/DEN Direction scientifique, CEA Saclay

91191 Gif-sur-Yvette Cedex.

Tél. : 01 69 08 16 75

© CEA Saclay et Groupe Moniteur (Éditions du Moniteur),

Paris, 2008

ISBN 978-2-281-11325-9

ISSN en cours

La reproduction des informations contenues dans ce document est libre de tous droits, sous réserve de l"accord de la rédaction et de la mention d"origine. Montage_CEA_OK8.qxd:Mono5CEA_FR.qxd 31/10/08 10:06 Page 2 e-den

Commissariat à l"énergie atomique

Une monographie de la Direction

de l"énergie nucléaire

Le conditionnement

des déchets nucléaires Montage_CEA_OK8.qxd:Mono5CEA_FR.qxd 31/10/08 10:06 Page 3

Préface

Après un départ fulgurant au cours des années 50, où elle représentait pour beaucoup

lespoir dune source dénergie inépuisable et à coût compétitif, lénergie nucléaire a connu,

dans les années 80-90, un rejet de la part dune majorité de lopinion publique dans plu- sieurs pays occidentaux, rejet qui a conduit à un brutal coup darrêt de son développement. En effet, si les chocs pétroliers des années 1973 et 1979 ont marqué le début de pro- grammes déquipements massifs dans quelques pays lourdement pénalisés par les impor-

tations de pétrole ... comme la France et le Japon ..., ils ont paradoxalement été suivis dune

interruption des investissements nucléaires aux États-Unis dabord, puis en Europe occiden- tale. Pourtant, les tensions répétées sur le marché du pétrole et l e début des inquiétudes

sur le caractère épuisable des ressources naturelles auraient dû, au contraire, les renforcer.

Les raisons de cette pause sont certainement multiples et sexpliquent en partie par les accidents de Three Mile Island en 1979 et de Tchernobyl en 1986 qui eurent un fort impact sur les opinions publiques. Par ailleurs, les mouvements écologistes et les partis Verts firent de la contestation de lénergie nucléaire un des thèmes principaux de leurs programmes, fortement relayée par la presse. En France, alors que limplantation des centrales nucléaires navait, à une exception près,

pas suscité de véritable débat dans la population, une attitude de refus sest fait jour à la fin

des années 80 sur la question des déchets nucléaires. Face aux difficultés croissantes ren-

contrées par lAgence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (ANDRA) à la recherche dun site pour limplantation dun laboratoire souterrain, le gouvernement de lépoque décidait de suspendre les travaux, établissait un moratoire dun an et saisissait du problème lOffice parlementaire dévaluation des choix scientifiques et technologiques (OPECST). En reprenant lessentiel des recommandations de lOffice, notamment la définition dun pro- gramme de recherche diversifié, mais aussi les prémices dun dialogue démocratique avec les populations concernées, la loi du 30 décembre 1991 sur la gestion des déchets

nucléaires a largement contribué à apaiser le débat. Après quinze ans de recherches sur

les différentes solutions de gestion à long terme des déchets radioactifs, la loi du 28 juin

2006 a permis détablir le cadre densemble de cette gestion désormais admise comme

une nécessité. Ce début de siècle est, en outre, marqué par une prise de conscience collective que la réponse aux besoins en énergie de notre génération ne peut pas se concevoir sans tenir compte du respect de lenvironnement et sans préserver le droit des générations futures à satisfaire ces mêmes besoins. Cest le concept du développement durable auquel notre société sera inévitablement confrontée. Lorigine anthropique du réchauffement de la planète sous leffet de laccroissement consi- dérable des rejets de gaz à effet de serre, nest plus aujourdhui contestée. Seules lam- pleur et les conséquences de ce réchauffement font encore lobjet de débats. Les pays industrialisés, qui sont en grande partie à lorigine de la situation actuelle, ont une respon-

sabilité particulière qui doit les inciter à diminuer de manière volontariste les émissions de

Le conditionnement des déchets nucléaires5

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ces gaz. Lénergie nucléaire, qui échappe par nature à ce type démission, tout en ét

ant capable de produire une énergie relativement abondante, fiable et économiquement com- pétitive, doit donc tout naturellement simposer. Même si la situation mondiale reste encore contrastée, et plus particulièrement en Europe, décidé dinvestir fortement dans le développement de cette énergie. Dautres sont sur le point de franchir le pas, notamment la Grande-Bretagne et les États-Unis qui paraissent déterminés à lancer avant la fin de la décennie des projets de construction de nouvelles centrales nucléaires, un processus interrompu depuis trente ans. En France, à la suite du débat national sur les énergies qui sest te nu au premier semestre

2003, la loi dorientation sur lénergie adoptée en juin 2005 a consacré la d

écision de

construire un réacteur démonstrateur EPR pour préparer la relève des centrales actuelle- ment en service. De nombreux signes donnent ainsi à penser quune relance de lé nergie nucléaire est en

train de se produire à léchelle mondiale. Néanmoins, lavenir du nucléaire dans notre pays

comme dans dautres, dépendra beaucoup de sa capacité à traiter correctement les deux préoccupations suivantes :

- la première touche à son acceptabilité sociale ; il importe que lutilisation du nucléaire se

fasse dans des conditions de sûreté et de sécurité optimales, en produisant un minimum de

déchets ultimes et que ceux-ci soient parfaitement maîtrisés au plan de leur impact éven-

tuel sur la santé et sur lenvironnement ; - la seconde concerne la disponibilité de ses ressources ; il est important de garantir lap- provisionnement en combustible sur le long terme, en préparant le recours à des filières

plus économes de la matière fissile naturelle et surtout plus indépendantes des fluctuations

de ses marchés. Ces sujets sont au coeur des missions de la Direction de lénergie nucléaire du CEA. Celle- ci est, en effet, un acteur majeur de la recherche visant à soutenir lindustrie nucléaire dans

lamélioration de la sûreté et de la compétitivité des réacteurs, à fournir aux Pouvoirs publics

les éléments de choix sur la gestion à long terme des déchets nucléaires et, enfin, à déve-

lopper les systèmes nucléaires du futur. Ces systèmes, essentiellement les réacteurs à neu-

trons rapides, sont porteurs daméliorations très prometteuses sur le plan de la gestion des déchets et de lutilisation des matières premières. Étant un fervent partisan dune diffusion de la connaissance scientifique et technique la plus large possible, il me paraît de première importance que ces travaux de recherche, qui font

appel à une grande diversité de disciplines scientifiques et qui se situent souvent au meilleur

niveau mondial, soient présentés et expliqués à tous ceux qui souhaitent forger leur propre

opinion sur lénergie nucléaire. Cest pourquoi je salue avec une sincère satisfaction la publi-

cation de ces monographies DEN dont la consultation attentive sera très certainement une source incomparable dinformations pour leurs lecteurs que jespère nombreux. Je remercie tous ceux, chercheurs et ingénieurs, qui en contribuant à la réalisation de ce dossier, ont eu à coeur de faire partager leur expérience et leur savoir.

Bernard B

IGOT,

Haut-Commissaire à lénergie atomique

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7Le conditionnement des déchets nucléaires

Introduction

Les déchets*de l"énergie nucléaire sont caractérisés par des masses très petites, en comparaison de ceux produits par les autres moyens de production d"énergie. En effet, à quan- tité d"énergie produite identique, les réactions nucléaires pro- voquent la transformation de très faibles quantités de matière, au regard de celles mises en jeu dans les réactions chimiques qui interviennent lors de la combustion du charbon ou du pétrole: un million de fois moins ! Néanmoins, leur toxicité potentielle nécessite de protéger l"homme et l"environnement du risque associé. La gestion de ces déchets radioactifs*nécessite donc des méthodes spé- cifiques.

Volumes et flux de déchets

La part la plus importante des déchets d"origine nucléaire résulte directement de la production d"électricité dans les réac- teurs, et du cycle du combustible*dans lequel elle s"insère. Le cycle fermé, qui consiste à traiter les combustibles usés pour séparer matières encore valorisables et déchets ultimes, permet actuellement de récupérer les matières énergétiques (uranium et plutonium) afin de les recycler et de conditionner de façon sûre et durable les déchets de haute activité (pro- duits de fission*et actinides mineurs*) qui représentent un très faible volume (tableau 1). La France s"est engagée dans la première étape du cycle fermé en traitant les combustibles usés des centrales nucléaires et en recyclant le plutonium extrait dans les réac- teurs REP*sous forme de combustible MOX*. Cette option, socle de sa stratégie de minimisation des déchets ultimes, pré- sente l"avantage de consommer une fraction du plutonium pro- duit initialement pour fabriquer de l"énergie et de concentrer la fraction restante dans le combustible MOX usé, en atten- dant son utilisation ultérieure. Faire fonctionner les réacteurs nucléaires ainsi que les usines de fabrication et de traitement de combustible provoque aussi des effluents*et des déchets : il en va ainsi des filtres qui évi- tent de rejeter des gaz radioactifs dans l"atmosphère, des pompes qui ont été remplacées ou encore des liquides résul- tant du rinçage des installations. Ce sont des déchets d"exploitation, beaucoup moins radioac- tifs mais plus volumineux que ceux retirés du combustible. Líassainissement*et le démantèlement des installations anciennes produit également des déchets qui sont condition- nés et rejoignent les filières actuelles d"évacuation. Enfin, les centres de recherche et les hôpitaux produisent une faible quantité de déchets radioactifs. Un inventaire national, localisant et quantifiant tous les déchets radioactifs présents sur le sol français, est réalisé par l"

ANDRA*

. Il est mis à jour chaque année. La première édition de ce document a été publiée en novembre 2004.

Une stratégie et des étapes

pour la gestion des déchets Les éléments radioactifs contenus dans les déchets radioac- tifs émettent des rayonnements*de nature variée (alpha,quotesdbs_dbs26.pdfusesText_32

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