La gestion des déchets nucléaires en France Formation INSTN – Saclay, 21 juin 2005 La gestion des déchets nucléaires en France Gabriele Fioni avec certains transparents de Philippe Leconte Plan de l’exposé : Les déchets ordinaires et nucléaires La loi du 30/12/1991 Conditionnement, entreposage et stockage La Transmutation

Production Annuelle de déchets solides dans les pays de l ’ OCDE (millions de tonnes) en 1997 1200 420 300 Various Municipal 7000 Industrial Hazardous Radioactive La plupart des déchets est due à la production d’énergie, agriculture, industrie minière, démolition, dragage et eau usées. Les déchets nucléaires représentent moins que 1% des 300 Mtons des déchets toxiques d’origine industrielle qui sont produits chaque année dans les pays de l’ OCDE, c.a.d. moins que 3 Mtons/an.

En France Déchets industriels 2500 kg/an/hab. Déchets Nucléaires (0.04%) A vie Longue 100 g/y/hab. Vitrifiés 20 g/an/hab.

Origine des déchets nucléaires Combustion d’actinides dans des réacteurs : Capture neutronique ACTINIDES U & Pu Actinides Mineurs: Am-241 & 243 Cm-244 & 245 Np-237 Combustible (U-238 / U-235 / Pu-239) Fission nucléaire PRODUITS DE FISSION À vie longue: Tc-99 I-129 Cs-135 En 1999: US 666 TWh, France 395 TWh, MONDE 2393 TWh Plutonium: 11.4 tonnes/an Minor Actinides: 1.1 tonnes/an Produits de fission: 39 tonnes/an dont LVFP ≈ 2 tonnes/an

Les déchets nucléaires en France Déchets de faible et moyenne activité à durée de vie courte ~ 1 million m3 ~ 90 % du volume total de déchets produits en France, <1% de la radioactivité. Sont soumis à un stockage définitif aux termes de la réglementation actuelle Déchets de moyenne activité et à vie longue (MAVL) ~ 50 000 m3 en 2020 < 10 % du volume total de déchets, <10% de la radioactivité Déchets de haute activité et à vie longue (HAVL) ~ 5 000 m3 en 2020 ~ 1 % du volume de déchets, >90% de la radioactivité

Plan de l’exposé : Les déchets ordinaires et nucléaires La loi du 30/12/1991 Conditionnement, entreposage et stockage La Transmutation

Les droits des générations futures sont reconnus La loi du 30/12/1991 Les droits des générations futures sont reconnus Moratoire de 15 ans sur tout stockage en formation géologique profonde jusqu’à ce qu’une nouvelle loi soit adoptée Un programme de recherche est lancé : Séparation et transmutation Stockage en formation géologique profonde Conditionnement et entreposage de longue durée La consultation publique doit être mise en œuvre

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Techniques de gestion des déchets Conditionnement Mise en situation sûre des déchets Stockage profond Entreposage Traitement des déchets

Matière dispersée: risque de contamination Contrôle strict nécessaire Effets de la matière radioactive Matière dispersée: risque de contamination Contrôle strict nécessaire Seuls dommages : irradiation Protection par écrans

Déchet vitrifié (CSD-V) La solution : immobiliser le déchet dans des matrices et le conditionner rigoureusement Déchet vitrifié (CSD-V)

Déchet “B” standard compacté Déchet technologique dans du ciment Déchets de type “MAVL” conditionnés de manière industrielle Coques et pièces terminales en ciment Déchet “B” standard compacté Boue asphaltée Déchet technologique dans du ciment

Comportement à long terme des colis Béton Bitume Verre

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Toutes les formes de déchets sont actuellement entreposées dans des installations industrielles Pas de problèmes de sécurité avec les concepts modernes Nécessite une étroite surveillance par la Société La durée de vie peut être allongée

Entreposage Industriel HAVL à La Hague

De l’entreposage industriel à l’entreposage de longue durée

Entreposage de longue durée en sub-surface à flanc de colline Entrée Air Sortie Air Entrée principale Rivière Niveau hydrostatique Les colis peuvent être entreposés sur une longue période Récupérés ensuite en toute sécurité Les techniques ont été finalisées et les coûts sont contrôlés

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Stockage en formation géologique profonde pour HAVL et MAVL Réversibilité requise

Une couche géologique parfaitement sélectionnée : Propriétés du stockage en formation géologique profonde Une couche géologique parfaitement sélectionnée : Protège le colis de la corrosion Limite le risque d’intrusion humaine Empêche la migration des radionucléides vers la surface

Le temps nécessaire est de Durabilité des déchets vitrifiés envisagés pour le stockage en formation géologique profonde 0.1 % Pour que le verre soit altéré par l’eau : 10 % 100 % 1 million d’années 10 millions d’années Le temps nécessaire est de 10 000 ans Avantages importants : La présence de silice dissout en eau profonde, qui ralentit l’altération la formation d’un gel de protection : lorsque l’effet du gel est pris en compte, la durée de vie du verre augmente En 10 000 ans, la radiotoxicité du verre a déjà considérablement décru

Comment obtient-on ces résultats ? Analyse du phénomène Construction de modèles et prévisions mathématiques 0.5 mm 1. mm 100 000 200 000 300 000 années cartesian cylindrical spherical Validation des calculs (analogues naturels, avis d’experts, publications)

Garantir la crédibilité de la recherche : PUBLICATION Résultats publiés (journaux, conférences scientifiques) Evaluation par des pairs (“peer review”) PARTENARIAT Groupe de recherche (GR) avec les universités et institutions scientifiques Unités de Recherche Mixtes, accords de collaboration, FCP européen, etc. EVALUATION Commission Nationale d’Evaluation (loi de 1991) CEA (Commissariat à l’Energie Atomique). Visiting Committee (2001 et 2005) Conseils scientifiques internationaux et Comités scientifiques Centre National de Recherche Scientifique (CNRS) pour des actions en partenariat avec ce centre

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Entreposage et Stockage des combustibles usés Vers de nouveaux modes de gestion - + Traitement actuel Pas de traitement Traitement poussé ? Entreposage et Stockage des combustibles usés Séparation et transmutation des éléments à vie longue les plus radiotoxiques

Stockage direct du combustible irradié le droit français stipule qu’un déchet ultime est : “Un déchet qui ne peut être traité dans les conditions techniques et économiques actuelles, notamment par extraction des composants valorisables ou par réduction de ses caractéristiques nocives ou polluantes” Le combustible irradié n’est pas un déchet ultime en France et ne peut être considéré comme un déchet du point de vue de la durabilité

Structure du combustible irradié eau légère 1 assemblage de combustible eau légère = 500 kg d’uranium avant l’irradiation dans le réacteur Matériaux recyclables Uranium : 475 kg (95 %) Plutonium : 5 kg ( 1 %) Déchet “C “ Produits de fission : 20 kg (4 %) Actinides mineurs : ~ 500g (0.1 %) vitrification

Traiter Deux stratégies pour la gestion des produits toxiques Confiner et surveiller Réduire la quantité toxique

Transmutation (ou Conditionnement spécifique) Réduire la quantité (radiotoxicité) Radiotoxicité potentielle après 1000 ans Plutonium Actinides Mineurs Produits de fission Séparation Transmutation (ou Conditionnement spécifique)

Nouvelles possibilités Séparation Nouvelles possibilités La Hague aujourd’hui Séparation poussée Np Am Cm U Pu Purex ATALANTE

La Transmutation Definition : processus de transformation d’isotopes radiotoxiques à vie longue en noyaux stables, directement (capture neutronique) ou par des noyaux avec des demi-vies considérablement plus courtes (fission). Le neutron est le meilleur candidat pour induire la transmutation. D’autres particules, telles que les rayons gamma et les électrons, ont des sections efficaces trop faibles pour pouvoir mener ce processus de manière rentable. Tout neutron peut induire une transmutation, indépendamment de son origine. Le paramètre essentiel est sont énergie. Des réacteur nucléaires peuvent aussi être utilisés pour la transmutation.

La Transmutation (suite) Trois buts peuvent être atteints : Diminution à long terme de la radiotoxicité ; Réduction en masse ; Annulation du danger de prolifération nucléaire.

99Tc T1/2=2.13 105 y 100Rh Stable 100Tc T1/2=15.2 s n “Directe” 241Am sf=3 barns 242Am sf=2200 barns n “Indirecte” FISSION NUCLEAIRE

Transmutation de l’ 241Am par des neutrons thermiques

Nouvelles perspectives ………… ……………. Transmutation avec la technologie actuelle Réacteurs à neutrons rapides Réacteurs à eau légère Nouvelles perspectives ………… ……………. Rayon proton Réacteurs avancés à neutrons rapides Réacteurs hybrides

On entrepose et on traite le combustible usé : En France que fait-on aujourd’hui? On entrepose et on traite le combustible usé : Cisaillage et dissolution extraction U et Pu PF et AM dans les colis de verre Coques et embouts compactés

Conclusions, personnelles! Les déchets existants nécessitent une prise de décision quant à leur devenir. Pas de décision n’est pas une solution, ni pour nous ni pour les générations futures. Le stockage géologique réduit de manière importante le risque associé aux déchets nucléaires. La séparation associée à la transmutation, par des systèmes classiques ou innovants, peut réduire davantage le potentiel radiotoxique des déchets nucléaires. Néanmoins le stockage géologique demeure indispensable.

Vers la définition d’une politique de gestion des déchets A chacun son rôle : La société civile réagit à partir des valeurs qu’elle exprime... Le politique décide... L’industriel agit...