Sortie du réacteur

Déchargement du combustible, premier entreposage en piscine

La charge de combustible d’un réacteur conventionnel à eau pressurisée (REP) dure environ 3 ans. Durant cette période, le combustible s’appauvrit en éléments fissiles tandis qu’il s’enrichit en produits de fission, dont certains jouent le rôle de poison. Il devient nécessaire au bout des trois années de remplacer le combustible usé par du neuf. Plutôt que de procéder en une seule fois, le renouvellement s’effectue chaque année par tiers.

Le déchargement se fait réacteur à l’arrêt, circuit primaire dépressurisé et cuve ouverte. Il se fait sous eau. Les assemblages passent du cœur à la piscine du réacteur, puis à la piscine d’entreposage. La fonction de l’eau est d’assurer la protection des opérateurs ainsi que le refroidissement du combustible. Durant l’opération, les assemblages qui fuient, à la suite d’une rupture de gaines, sont détectés. Ces assemblages défectueux sont entreposés dans des conteneurs étanches en vue d’un traitement spécialisé.

Au moment de la décharge, le combustible contient des radioéléments à vie courte, extrêmement radioactifs (car l’activité est inversement proportionnelle au temps de vie) et dégageant beaucoup de chaleur. En contrepartie, ces produits les plus radioactifs disparaissent durant l’entreposage. Ainsi, un élément dont la vie moyenne est de 10 jours, aura décru 200 000 fois au bout de 6 mois.

Les assemblages irradiés sont entreposés pendant au moins un an dans cette piscine, généralement attenante au réacteur et qui sert aussi au chargement du combustible neuf. L’eau possède une forte capacité calorifique et absorbe bien la chaleur dégagée. Elle constitue une barrière efficace contre les rayonnements. Les rayonnements dissocient des molécules, mais ne rendent pas radioactifs les atomes d’hydrogène et d’oxygène. L’eau de la piscine présente une couleur bleue caractéristique : certains électrons bêta allant plus vite que la lumière dans l’eau émettent des photons dont la couleur tire sur le bleu. C’est la lumière Tcherenkov.

Après un temps d’attente, la radioactivité des déchets a suffisamment décru pour envisager d’autres opérations. Au bout d’un an, l’activité du combustible est tombée à une valeur d’environ 2 millions de curies par tonne. Bien que très forte, cette activité permet d’envisager le transport vers une usine de retraitement. Les manipulations de combustible usé sont robotisées.

Quand le retraitement du combustible n’est pas envisagé, les assemblages restent entreposés en piscine pendant des durées, qui peuvent dépasser des dizaines d’années dans l’attente des décisions à prendre sur la manière de les stocker définitivement.