Nucléaire : l’Américium, c’est encore loin, papa ?

« Casser » certains noyaux atomiques pourrait être la solution pour réduire le volume et le coût du stockage géologique des déchets nucléaires ?

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Nucléaire : l’Américium, c’est encore loin, papa ?

Les points de vue exprimés dans les articles d’opinion sont strictement ceux de l'auteur et ne reflètent pas forcément ceux de la rédaction.
Publié le 4 novembre 2014
- A +

Par Michel Gay1.

père et fils credits Jimmy Hightower (licence creative commons)

Plus de 90% des déchets nucléaires en volume ont une durée de vie radioactive courte et ils deviennent rapidement neutres. Ils sont actuellement stockés dans trois centres (La Manche, Soulaines, Morvilliers) sans dommage pour l’environnement et pour un coût faible.

Moins de 10% des déchets restants sont des déchets dits de « haute activité à vie longue » (HA-VL) qui contiennent la majeure partie de la radioactivité. Ce sont les résidus ultimes du combustible nucléaire usé dont on a retiré les matières énergétiques recyclables : uranium et plutonium. Ils sont fusionnés, mélangés à du verre et coulés dans des conteneurs en acier inoxydable qui sont actuellement entreposés en surface dans des puits situés à La Hague.

Il est envisagé de les stocker définitivement, à l’horizon 2025, à 450 m de profondeur au sein d’une couche d’argile imperméable et stable depuis plus de 100 millions d’années. Même en prenant en compte les scénarios les plus pessimistes, les études réalisées in situ garantissent que ces déchets n’occasionneront aucune nuisance à nos descendants.

Ces colis de déchets seront suffisamment espacés pour tenir compte de la chaleur résiduelle dégagée. Il est à noter que ce dégagement de chaleur est un inconvénient important car il augmente fortement la surface et le volume du stockage souterrain afin d’éviter une élévation trop importante de la température dans les galeries.

Or, en « transmutant », c’est-à-dire en « cassant » certains noyaux atomiques (l’américium, le curium et le neptunium), appelés « actinides mineurs2 » qui composent ces résidus ultimes avec les produits de fission, ils dégageraient moins de chaleur, ce qui diminuerait l’emprise du stockage pérenne et son coût. C’est techniquement réalisable3.

Serait-ce la solution miraculeuse pour réduire le volume et le coût du stockage géologique ?

Cette transmutation des actinides mineurs est un processus lent qui ne peut se concevoir à grande échelle qu’avec le développement d’un futur parc de réacteurs à neutrons rapides, dits « de quatrième génération », envisageable à partir de 2050.

La mise en œuvre de cette transmutation, en apparence prometteuse, a cependant des aspects négatifs :

  • elle peut affecter certains paramètres de sûreté du cœur du réacteur nucléaire,
  • les contraintes (irradiation, thermicité) de fabrication, de manutention et de transport des assemblages induisent d’importantes difficultés, avec des conséquences sur les doses radioactives reçues par les travailleurs et sur les coûts.

De plus, elle diminue peu le nombre de colis de déchets (essentiellement composés de produits de fission à durée de vie radioactive courte) et elle n’apporte aucun bénéfice supplémentaire en termes de protection de l’environnement et des populations (explications en annexe). En effet, dans le pire des cas envisagés, même si des éléments de ces déchets, ou leurs descendants radiologiques, réapparaissaient dans cent mille ans, ils seront inoffensifs car leur radioactivité résiduelle4 se confondra avec la radioactivité naturelle de la terre.

Ainsi, même si elle apparaît séduisante, la transmutation des trois actinides mineurs (américium, curium, neptunium) complique la mise en œuvre et le cycle du combustible des futurs réacteurs à neutrons rapides sans apporter de bénéfice dans les domaines radiologiques, économiques et techniques. Son intérêt apparaît donc faible, voire inexistant.

Toutefois, un cas de transmutation procure un avantage, et un seul, mais qui peut être décisif ! Il s’agit, après un entreposage de 120 ans en surface, de la transmutation du seul américium, le principal contributeur du dégagement de chaleur au-delà de cette période. Ce siècle d’attente permet aux produits de fission5 et au curium (gênant pour leur fort dégagement de chaleur et leur radioactivité pendant environ 100 ans) de quasiment disparaître spontanément par désintégration naturelle.

Ce choix diviserait par deux l’emprise totale du stockage géologique tous déchets confondus (c’est-à-dire aussi avec les déchets de moyenne activité à vie longue), et réduirait même par sept la surface dédiée aux déchets de haute activité6 (HA-VL). Le volume de roche excavé serait aussi divisé par deux environ.

Cette orientation permettrait de valoriser au mieux les rares sites propices au stockage géologique qui obtiendront les autorisations nécessaires. Le CEA privilégie cette stratégie dans son dossier de décembre 2012 en notant qu’elle ne s’applique pas aux déchets du parc électronucléaire actuel (déchets déjà produits et en cours de retraitement).

Prévoir un stockage des déchets le plus compact possible pour économiser les espaces disponibles, notamment en prévision d’un développement important du nucléaire de troisième et de quatrième génération7, en France, vers le milieu de ce siècle, relèverait d’une saine gestion d’un parc nucléaire futur, et d’une politique énergétique visionnaire.

Annexe : 

Le seul intérêt de la transmutation est celui de l’américium pour gagner de la place dans le stockage géologique, car l’intérêt de la transmutation des autres actinides mineurs (curium, neptunium) et des produits de fission est faible, voire inexistant, dans les domaines techniques, économiques et même radiologiques.

En effet :

1) ces éléments, notamment le curium, sont « délicats » à manipuler pour réaliser cette transmutation. Ils sont fortement émetteurs de neutrons et de rayons « gamma » dont il est difficile de se protéger pendant les opérations de préparation (manutention, transport),

2) Selon le concept choisi, l’introduction d’actinides mineurs en réacteurs peut avoir un impact défavorable sur la sureté8, et sur le dimensionnement du stockage des combustibles usés dans la centrale nucléaire (chaleur résiduelle plus importante),

3) la transmutation ne supprime pas le besoin d’un stockage géologique qui représente la solution définitive pour gérer de manière durable les déchets radioactifs ultimes de haute et moyenne activité à vie longue, et elle ne réduirait que d’environ 10% la quantité de colis vitrifiés9,

4) cette stratégie ne s’applique pas aux colis de déchets déjà vitrifiés destinés au stockage géologique,

5) la transmutation a un surcoût de production d’électricité de prés de 10%, et jusqu’à 30% en utilisant des accélérateurs dédiés10 « ADS »,

Enfin et surtout,

6) la puissance thermique des colis de déchets, notamment du curium, a fortement diminué après un entreposage de 120 ans en surface, ce qui estompe le bénéfice11,

7) les actinides mineurs n’étant pas mobiles, ils ne contribueront pas aux doses radiologiques infimes lorsque des éléments réapparaîtront éventuellement dans des centaines de milliers d’années12. L’Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (ANDRA) a montré que, dans le pire des cas, seuls trois produits de fissions à vie longue13 réapparaîtront, et leurs contributions à la radioactivité ambiante seront 1000 fois inférieures à la radioactivité naturelle du sol14.
.

  1. Article essentiellement fondé sur les cinq documents (n°1 à 5) du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) de décembre 2012 sur la gestion durable des matières radioactives (385 pages).
  2. Le plutonium est un actinide dit « majeur » mais, en France, il ne rentre pas dans la liste des éléments « nuisibles » à modifier car il est réutilisé (ou en attente de réutilisation) comme combustible.
  3. Document CEA n°1, décembre 2012, page 23.
  4. ANDRA, Stockage réversible profond, étape 2009, page 20 et 21 :
    « Pour mémoire, l’impact maximal potentiel, même en scénarios altérés, est très inférieur à la valeur de référence de 0,25 mSv/an, qui correspond elle-même à une fraction (environ 10%) de l’impact de la radioactivité naturelle :
    – la contribution des déchets MAVL apparait faible (< 0,0005 mSv.an-1),
    – la contribution des déchets HA (C) se situe plusieurs ordres de grandeur en dessous des limites de référence retenues (0,0008 mSv.an-1),
    – dans le cas où le stockage de combustibles CEA (CU33) serait envisagé, leur impact serait négligeable (inférieur à 0,0001 mSv.an-1),
    – l’évaluation est peu sensible à l’évolution hydrogéologique à un million d’années. »
  5. Notamment le césium 137 et le strontium 90.
  6. CEA n°2, page 61 et 62.
  7. En conclusion le CEA précise : « La capacité de développement des systèmes de 4° génération à neutrons rapides est un atout pour la France, tant pour sa sécurité durable d’approvisionnement énergétique, que pour la compétitivité de son industrie et pour l’emploi . »

    Ces réacteurs multiplient par 100 le potentiel énergétique de l’uranium, classant l’énergie nucléaire dans la catégorie des énergies durables, à l’échelle de plusieurs milliers d’années. Pour la France, la seule utilisation de l’uranium appauvri stocké sur son sol assurerait, en 2050, plus de 5000 ans de sa production d’électricité actuelle, ce qui améliorerait notre sécurité énergétique et notre balance commerciale (70 milliards d’euros d’achat à l’étranger de combustibles fossiles en 2013).

  8. CEA n°2, décembre 2012, page 41.
  9. Idem, page 55
  10. Idem, page 78.
  11. Idem, Page 82
  12. ANDRA Stockage réversible profond, étape 2009, page 17 : « Les actinides ne parcourent pas plus de 10 m (pour les plus mobiles) en un million d’années ».
  13. Iode 129, Chlore 36, Sélénium 79 (CEA n°2, page 57).
  14. Elle est de 2,4 milli sievert (mSv) par an en moyenne en France, et un peu plus dans les massifs granitiques comme dans les Alpes, le Massif-central et la Bretagne. Cette radioactivité naturelle peut atteindre 50 mSv par an dans la région du Kérala en Inde, sans dommage pour la population.
    Nous manipulons régulièrement de l’uranium présent dans la mer (3 mg par mètre cube) et le sol (trois grammes par tonne et jusqu’à 20 g par tonne dans les régions granitiques). Nous absorbons régulièrement des éléments radioactifs dans les légumes, la viande, le lait (potassium 40, carbone 14), ainsi qu’un « descendant » de l’uranium: le plomb. Comme pour tout, c’est la dose qui fait le poison.
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  • je croyais que le plutonium était aussi un problème ?
    ou alors c’est qu’on le considère comme un carburant ?

    • OUI, le plutonium est un carburant, au même titre que l’uranium 235.
      Une partie est actuellement le carburant de 22 réacteurs sur 58 (combustible MOX) et, une autre partie sera le futur carburant des RNR.
      Le plutonium n’est pas un problème (on maitrise les difficultés) mais une solution à la problématique des énergies.

  • a force de s’inventer des problèmes et de trouver des solutions toutes plus onéreuses les unes que les autres , la filière nucléaire va finir par être non rentable..mais c’est sans doute le but du jeu ….et pourquoi pas les envoyer dans l’espace , hein ?

    • Virgin aéro space y travaille.

      Je commence à douter de mon achat.
      Quand même à 150 000 € le billet, j’espérais revenir vivant !

      Mais bon, c’est peut être ça l’idée du voyage dans l’espace. (Qu’il fusse radioactif ou pas d’ailleurs)

  • On a qu’à les balancer dans des volcans au fond la mer !

    On pourrait aussi les vendre aux Russes ou à la Corée du nord.

    Sinon, l’on pourrait les mettre dans le Mistral que l’on va bientôt livrer aux Russes.
    Ce bateau truffé de technologies Françaises a t’il un SAV compris dans le prix ?

    En tout cas, cette belle invention à de quoi faire rire nos futures générations. Ou, pas.

    Einstein regrettait terriblement cette découverte, P et M Curie en ont fait les frais.

    Maintenant, l’alternative est de vivre sur les îles Caïman. Seul endroit libéral où l’on a plus besoin d’électricité et entièrement protégé du socialisme par un épais matelas de billets de banque.

    Étrangement il y avait un livre dystopique où l’on isolait les « fous » comme moi sur des îles paradisiaques pour ne plus nuire aux gens « normaux ».

    • C’est une ineptie que de les « désactiver » comme prônent certains écolos…
      Les enfouir suffisent à les rendre inoffensifs, et autant les regrouper pour que les générations futures savent où creuser pour les retrouver, au lieu de perdre des milliards pour les miner à nouveau.

      Dans 50 ans, un siècle, trois siècles, nos descendants pourront probablement y trouver une nouvelle exploitation, un nouveau moyen pour tirer de l’énergie de ces « déchets ». C’est d’un obscurantisme que de les considérer comme une catastrophe écologique…

      • Je ne sais pas si ça vaudra le coup de dépenser de l’énergie à les récupérer, pour au final en tirer que quelques kW…
        On parle de déchets nucléaire, comme dit dans l’article, 90% du volume est désactivé très rapidement.
        les 10% restants ne sont que des isotopes certes radioactifs, mais pas d’une dangerosité folle non plu.

        Je ne dit pas que ce n’est pas dangereux si on s’expose à long terme, mais dans l’immédiat ce n’est pas ce que les écolos nous vendent. La plupart du combustible usagé est manipulable à la main dès lors que le gainage n’est pas abimé.
        faut peut etre pas y rester en contact pendant des mois, mais ça montre l’idée.

        Il y a des habitants qui sont naturellement exposés au radon, c’est pire à mon sens.

    • « Étrangement il y avait un livre dystopique où l’on isolait les « fous » comme moi sur des îles paradisiaques pour ne plus nuire aux gens « normaux ». »

      Le Meilleur des Mondes ?
      C’est une critique visionnaire du socialisme.

    • « P et M Curie en ont fait les frais »

      Pardon?

      • je croyais, bon. Je peux me tromper.

        En tout cas je n’y toucherais pas moi même à ce genre de trucs.

        • Pierre Curie s’est surtout fait écraser par une voiture à cheval après avoir glissé sur les pavés sales et détrempés d’une rue de Paris qu’il voulait traverser… Une victime de la pollution d’avant le CO2, dira-t-on…

  • C’et quand même bien se branler le cerveau pour pas grand chose.
    Les écolos vous ont donné un os à ronger et vous sautez desssus et en final c’est vous qui risquez de créer un accident nucléaire ou de faire croire que l’on se sait déjà pas quoi en faire : le mieux est l’ennemi du bien.

    Les charbonneux ne se sont jamais posé la question du recyclage de leurs terrils.

    il y a déjà une solution, passons à autre chose.

  • Je reproduis ici l’avis de GS bien au fait de ces questions.

    Michel GAY est très compétent et connait parfaitement les sujets nucléaires. Ceci étant, je ne suis pas totalement d’accord avec toutes ses conclusions, à mon avis trop inspirées d’une vision du CEA qui cherche à promouvoir, et c’est naturel, son domaine de recherche.

    Mon avis est que la transmutation de l’Américium en vue de gagner de la place dans les stockages profonds est une solution technologique très complexe (il faut d’abord le séparer du reste, ce qui promet d’être très irradiant) et qui pose des problèmes pour les réacteurs qui serviraient à le transmuter (Michel GAY le dit bien d’ailleurs). Il faudrait surtout disposer de suffisamment de réacteurs de 4ème génération pour pouvoir le faire. Or, rien n’est certain dans ce domaine. Et cela coûtera cher (on ne sait pas combien à ce jour). Bref, il y a trop d’aléas à ce jour pour fonder une stratégie de stockage sur ces bases.

    Il me semble donc que la solution de l’enfouissement pur et simple (qui plus est sans réversibilité, qui complique beaucoup les choses, coûte donc plus cher et n’a d’intérêt que si l’on est à peu près sûr que l’on saura un jour transmuter à échelle industrielle) est finalement bien préférable, car simple à mettre en œuvre, même si elle réclame plus de place et donc induit un coût d’investissement supérieur du stockage lui-même : c’est en résumé une solution beaucoup plus maîtrisable sur le plan industriel.

    Mais je donne là une opinion personnelle, fondée sur le pragmatisme, pas forcément partagée par tous les spécialistes…

    • NON, le combustible usagé n’est pas «manipulable à la main». Seul le combustible neuf est manipulable à la main même le combustible MOX.
      Toutefois les risques sont connus et beaucoup mieux maîtrisés que bien d’autres risques, (chimiques par exemple).

  • Les commentaires sont fermés.

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