Immobiliser la radioactivité
Verres naturels et verres pour les déchets
La durabilité des verres naturels donne des indications sur la tenue de ces matériaux sur de très longues périodes. Une obsidienne volcanique est comparée avec un échantillon de verre R7T7 utilisé pour les déchets. Les experts estiment à beaucoup plus de 10 000 ans la durée de ces verres, durée au bout de laquelle la radioactivité initiale aura décru plus de 1000 fois.
© CEA-FOULON
Une technique très efficace pour se protéger des rayons émis par des corps radioactifs, consiste à les concentrer puis à les conditionner sous une forme inaltérable qui évite leur migration dans l’environnement sous l’action notamment de l’eau. Les déchets sont placés à l’intérieur de conteneurs pour constituer des colis solides et stables, faciles à manutentionner et à transporter, prêts pour un entreposage temporaire ou un stockage définitif.
Les milieux utilisés pour piéger les atomes radioactifs sont variés : ciments, bitumes, résines thermodurcissables, verres, céramiques, etc. Cette « matrice de confinement » qui accueille les éléments radioactifs, constitue avec le conteneur une barrière de protection. Son choix dépend de la radioactivité des déchets considérés. A très long terme, ce sera au milieu géologique d’un site de stockage d’assurer le confinement quand le conteneur et la matrice de confinement auront disparu ou se seront dégradés.
Compactage de déchets
Des déchets métalliques de très faible activité sont compactés en vue de leur conditionnement et de leur stockage. En général, les déchets faiblement radioactifs sont volumineux. Comme ils contiennent peu de matière radioactive, il y a tout intérêt à les compacter.
© ANDRA
On a recours en France aux verres pour les déchets de haute activité issus du retraitement. Ces déchets sont vitrifiés (à l’usine de retraitement de la Hague) sous forme de verres borosilicates, résistant bien à la chaleur et aux radiations. Ces verres sont ensuite enrobés dans un conteneur en acier qui facilite leur manutention. La structure vitreuse résiste bien au contact des eaux souterraines. En cas de lessivage important, une attaque en profondeur lente se fait par un phénomène de « lixiviation ».
L’incorporation des déchets dans des céramiques est étudiée, en raison d’une résistance exceptionnelle à l’eau, mais elles sont encore coûteuses.
Les déchets MAVL de moyenne activité, plus volumineux que ceux de type de haute activité HA, étaient jusqu’à une date récente enrobés dans un matériau inerte : bitume ou béton. Depuis 2002 ils sont compactés et placés à l’intérieur d’un conteneur en acier inoxydable similaire à celui des déchets vitrifiés.
Coupe d’un colis de déchets cimentés
Cette coupe d’un colis cimenté montre un des principes du conditionnement : le recours à une matrice pour immobiliser les matières radioactives. Un objet radioactif est enrobé dans du ciment, et l’ensemble placé au sein d’un conteneur. Malgré sa rusticité, une matrice de ciment suffit pour des déchets faiblement radioactifs à vie courte. Pour des déchets de moyenne et haute activité à vie longue, il faut des matrices beaucoup plus durables.
© ANDRA
Les déchets faiblement radioactifs contiennent peu de matières radioactives. Il y a intérêt à les compacter pour réduire leur volume. Ils sont coulés dans des ciments, bitumes ou résines afin d’être placés dans des fûts.
En attendant qu’il soit utilisé pour du combustible MOX, le plutonium issu du retraitement est conditionné sous forme d’oxydes insolubles (PuO2) en boîtes étanches, de petites dimension pour éviter le risque de criticité.
Conteneurs de déchets compactés ou vitrifiés
Les déchets issus du retraitement de moyenne activité (coques et embouts) et de haute activité (produits de fission et actinides mineurs) sont aujourd’hui conditionnés à l’intérieur de conteneurs de caractéristiques semblables. Les premiers sont compactés (conteneurs standards de déchets compactés ou CSD-C), les seconds sont incorporés au sein d’une matrice vitreuse (conteneurs standards de déchets vitrifiés ou CDS-V).
© AREVA
Pour compléter ce panorama, les combustibles usés très radioactifs sortis des réacteurs ne sont pas encore conditionnés. Ces assemblages irradiés qui ne sont pas retraités sont actuellement entreposés dans des piscines où dans des silos. Ces structures fragiles et très radioactives de plus de 4 m de long sont encombrantes. Quand viendra le moment de les stocker, il est prévu de les insérer à l’intérieur de lourds et volumineux conteneurs, comme aux USA et en Suède.
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