Un important dégagement de chaleur, lent à décroître
Chaleur dégagée par un assemblage de combustible usé
Un assemblage de combustible d’oxyde d’uranium (UOX) pèse environ 500 kg. Cinq ans après la sortie de réacteur, il dégage une chaleur équivalente à celle d’une douzaine d’ampoules de 100 watts. Ce dégagement de chaleur diminue régulièrement pour tomber à 85 watts au bout de 300 ans. Les assemblages de combustibles usés doivent être refroidis avant de pouvoir envisager un stockage, soit en piscine soit dans des silos à sec.
© CNE (Rapport d’évaluation 2004)
La chaleur dégagée par les désintégrations radioactives joue un rôle important dans les gestion des déchets de haute activité. Cette chaleur se retrouve à l’intérieur d’un assemblage ou d’un colis de déchets vitrifiés, ces matériaux absorbant l’essentiel des radiations.
Comme l’activité et la toxicité radioactive, la chaleur dégagée diminue avec le temps. Le dégagement de chaleur est particulièrement intense en sortie de réacteur. C’est la raison pour laquelle le combustible irradié est entreposé en France dans une piscine près du réacteur, puis plusieurs années dans une autre à la Hague avant d’être retraité.
Chaleur dégagée par des déchets vitrifiés
Comme les assemblages de combustibles usés, les colis de déchets vitrifiés dégagent de la chaleur. La décroissance est plus rapide. Un colis, d’un volume hors tout de 200 litres environ et contenant 150 litres de verre, dégage 3000 W initialement, 700 W au bout de 35 ans, 170 W à 100 ans et moins de 30 W à 300 ans.
© CNE
Les déchets vitrifiés obtenus après que l’on ait retiré du combustible usé l’uranium le plutonium dégagent relativement moins de chaleur. Leur refroidissement est plus rapide.
Mais dans un cas comme dans l’autre le dégagement de chaleur est continu. Quand viendra le moment d’enfouir l’assemblage de combustible ou le colis vitrifié, ces matériaux se retrouveront au sein d’une roche sans refroidissement ni ventilation. La roche hôte chauffera.
L’objectif d’une bonne gestion des déchets est d’éviter que la température ne dépasse 100°C pour éviter la vaporisation de l’eau qui pourrait être présente. C’est la raison d’être de l’entreposage des matières les plus radioactives. Elles doivent refroidir assez et suffisamment pour que l’on puisse envisager de les enfouir dans un site de stockage.
Comparaison de la chaleur dégagée
On a comparé ici les chaleurs dégagées par un colis de déchets et 2,15 assemblages de combustible usé,(nombre pour lequel les quantités de produits de fission sont égales. Cette comparaison montre que retirer le plutonium diminue sensiblement la chaleur dégagée : de 30 % à 35 ans, de 60 % à 100 ans. Cette diminution permettrait de réduire la taille des installations de stockage.
© IN2P3 (source rapport 2004 de la Commission Nationale d’Évaluation)
Cet entreposage est pratiqué aussi bien pour les assemblages de combustibles usés (en piscine ou à sec) que pour les déchets vitrifiés (dans des puits ventilés). Plus les déchets sont refroidis, moins les installations de stockage destinées à les accueillir auront besoin d’être importantes.
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