B / Le problème des déchets nucléaires
Un déchet nucléaire est une matière radioactive qui ne peut être recyclée et pour laquelle aucune utilité n’a été trouvée. Il se définit à plusieurs échelles.
Tout d’abord, les déchets de très faible activité (TFA) sont des matériaux issus du démantèlement des centrales nucléaires (béton, gravas…). Ils sont considérés comme contaminés car ils ont été en contact ou proches d’installations nucléaires. Leur radioactivité étant très proche de celle des milieux naturels, ils ne représentent pas de danger pour l’Homme et ne subissent que peu de restrictions au niveau de leur traitement.
Ensuite, les déchets de faible et moyenne (FMA-VC) activité à vie courte proviennent de l’équipement utilisé au sein de la centrale (gants, combinaisons…). Leur durée de vie n’excède pas 300 ans et ne sont pas considérés comme ayant un risque important.
Si ces deux types de déchets représentent un volume très important, 90 % du volume total des déchets nucléaires en moyenne, leur part de radioactivité est extrêmement faible comparé à la masse totale des déchets, de l’ordre de 0.1 %. De fait, ils sont stockés à la surface dans des fosses qui sont comblées une fois remplies de manière à être étanches dans le but d’éviter toute fuite potentiellement nuisible.
On définit ensuite les déchets plus sensibles : les déchets de moyenne activité à vie longue (MA-VL) et les déchets de haute activité (HA). Ils représentent 99.9 % de la radioactivité totale des déchets bien qu’ils ne prennent que 0.2 % du volume total. En effet, ce sont des éléments qui étaient contenus dans le réacteur.
Dans la première catégorie, on peut citer les tubes en zirconium dans lesquels ont été entreposés les crayons de combustible et qui ont pendant 3 à 4 ans, c’est-à-dire la durée d’activité de la centrale, été directement exposés aux radiations. C’est déchets sont actuellement compactés puis enfouis sous terre.
Enfin, les déchets les plus dangereux sont les produits de fission et les actinides mineurs. Effectivement, l’uranium nourrit le réacteur. Il s’est appauvri en isotope fissile, U235, mais la plupart des noyaux d’uranium-238 qui constituent la majorité du combustible sont encore présents et intacts. Après trois ans d’activité de la centrale, il reste 96% d’U238 dans le combustible usé. De ce fait, sa séparation et son recyclage pour reformer un combustible neuf permet de diviser la masse et le volume des déchets finaux par 20.
Schéma de l’assemblage du combustible REP - Source : Laradioactivite.com
Les produits de fission qui représentent de 3,5 à 5% de la masse sont par contre de purs déchets. Ils proviennent de la fission de l’uranium 235 et du plutonium 239 : de fait, ces atomes se séparent en deux atomes qui concentrent presque toute la radioactivité initiale. Il faut empêcher leur dissémination, mais leur radioactivité est divisée par plus de mille les 300 premières années.
Présent seulement à raison de 1% dans le combustible usé, le plutonium représente une source d’énergie très intéressante. Il apparaît suite à la captation d’un neutron par de l’uranium 238 qui transmute alors en neptunium 239 puis enfin en plutonium 239 par deux désintégrations béta moins successives. Le plutonium est un atout de poids pour la réaction nucléaire puisque sa probabilité de fission est plus élevée et le nombre de neutrons qu’il émet lors de sa fission sont également plus élevé, neutrons qui vont entretenir avec plus d’efficacité la réaction en chaîne. Il est donc l'un des rare déchet à être parfois recyclé (présent dans le MOX).
Les actinides mineurs (neptunium, américium, curium) sont actuellement considérés comme les déchets les plus dangereux. Ils proviennent des désintégrations des isotopes lourds du plutonium généré à partir de l’uranium 238 comme vu précédemment. Ils sont radiotoxiques comme le plutonium. Malgré leur faible proportion (0,08 %), leur radiotoxicité dépasse celle des produits de fission au bout d'environ 100 ans. Ce sont des noyaux lourds et fragiles. Actuellement, la solution mise en œuvre afin d’isoler ces matières dangereuses est la vitrification. On incorpore des copeaux de verre dans les actinides qui sont ensuite fondus puis placés dans des barils qui sont ensuite introduits dans des galeries sous-terraines, scellés avec des dalles massives de béton armé. La vitrification permet de limiter la propagation des rayonnements et à long terme de la fuite des matières radioactives.
Cependant, ces techniques d'enfouissement ne sont que provisoires : l'industrie est toujours dans l'attente d'une solution durable et efficace pour stocker ces déchets. La vitrification pose effectivement le problème de durabilité car le verre se désagrège plus rapidement que les déchets contenu et il existe toujours une probabilité de fuite dans la roche des déchets et par exemple, la contamination d'une nappe phréatique, ou d'un cours d'eau. On peut citer l'exemple de l'usine de retraitement de Sellafield en Grande Bretagne qui en mai 2005 a subi une fuite de matières radioactives, principalement de l'uranium et du plutonium. Heureusement, ces déchets se sont déversés dans une salle en acier, mais cela montre bien les déficiences du système actuel de stockage des déchets radioactifs.
Pour remplacer ce système, plusieurs projets ont été proposés. Parmi eux on peut citer l'envoi dans l'espace de déchets nucléaires; par exemple, les envoyer vers le soleil. Cependant, elle fut vite abandonnée; il faudrait organiser plus de 750 vols, et le coût d'une telle fusée serait plus cher que la désintégration des déchets dans des réacteurs à neutrons rapides... Dans les projets abandonnés, il existe aussi la vitrification par bombe atomique (abandonné à cause des traités de non-prolifération nucléaire) ou l'enfouissement dans les zones de subduction ou encore par fonte des glaces sur la calotte polaire (abandonnées à cause du manque d'expérience et des risques de relibération des déchets). Le projet le plus crédible à l'heure actuelle est le forage profond, à plus de 5000 mètres sous terre, remplaçant de ce fait l'actuelle solution consistant simplement à les parquer à "seulement" 500 mètres de profondeur car celle-ci mobilise des surfaces très importantes et n'a pas toujours l'agrément des habitants se trouvant à la surface de ces sites. En effet, la radioactivité a de multiples effets sur le vivant, que nous décrirons ensuite.
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