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Décroissance de l’activité

Une décroissance naturelle mais lente …

Le premier siècle …
Nous vivons les premières années de la décroissance radioactive des combustibles irradiés sortis des réacteurs. Les activités sont encore très fortes. Les produits de fission sont les plus radioactifs, suivis par le plutonium et les actinides mineurs. L’activité des produits de fission sera dépassée au bout de 200 ans par celle du plutonium après avoir décru de deux ordres de grandeur. L’activité provenant de l’activation des gaines et embouts par les neutrons vient loin derrière.
©  IN2P3 ©

Du fait de la décroissance naturelle de la radioactivité naturelle, la radioactivité d’un colis radioactif diminue avec le temps. Cette loi de la Nature – vérité de Lapalisse pour le physicien et l’ingénieur – est méconnue de l’homme de la rue. La croyance est largement répandue qu’un colis de déchets sera dans 1000 ans presque aussi radioactif qu’aujourd’hui !

Cette décroissance est effective mais lente. Selon une étude de l’autorité de sûreté finlandaise, un combustible usé sorti du réacteur est 4 millions de fois plus radioactif que l’uranium naturel qui a servi à le fabriquer. Un an après, il ne l’est plus que 60 000 fois. Après 500 ans, il l’est encore 100 fois. Il faudra environ 200 000 ans pour que la radioactivité du colis retrouve le niveau de l’uranium naturel.

Si cette diminution est spectaculaire quand l’on compte en siècles ou en millénaires, elle est bien lente pour les humains ! Étant donné que l’activité initiale est très élevée, il faudra attendre longtemps pour que le risque devienne négligeable. L’évolution est rendue complexe par la variété des éléments radioactifs contenus. Chacun décroit avec sa propre période radioactive pour donner des descendants qui sont parfois eux-mêmes radioactifs.

Puis de 10 à 10 000 ans …
Évolution de 2 à 10 000 ans de l’activité d’un combustible usé de réacteur REP. L’activité des produits de fission et des actinides (plutonium plus actinides mineurs) est comparée à celle des produits d’activation (gaines, embouts). Prédominants au départ, les produits de fission sont dépassés vers 200 ans par le plutonium et les actinides qui décroissent plus lentement. La chute de l’activité des produits de fission se ralentit après 600 ans en raison d’un résidu d’éléments à vie longue.
©  IN2P3 ©

La décroissance la plus rapide est celle des produits de fission. L’activité de ces éléments est divisée par 7 en 10 ans, par 60 en 100 ans, et des dizaines de milliers de fois en 500 ans. Lors de la première centaine d’années, la contribution du césium-137 et du strontium-90 est dominante. Ces produits de fission à vie moyenne disparus, il demeure le résidu de quelques produits de fission à vie longue (iode-129, césium-135 et technetium-99), environ 10%.

Ces derniers possèdent une période de décroissance radioactive supérieure à 30 ans. Certains ont une période de plusieurs milliers d’années, voire de plusieurs millions d’années. Rappelons qu’une très longue durée de vie signifie que les noyaux se désintègrent au compte-gouttes et que leur activité radioactive est réduite d’autant.

Le plutonium et les actinides mineurs, qui sont des noyaux lourds, possèdent généralement une durée de vie longue ainsi que leurs descendants. Leur décroissance radioactive est lente. À très long terme, l’activité du combustible usé est dominée par le plutonium – s’il n’a pas été retiré – et les actinides mineurs. C’est la raison pour laquelle on leur accorde tant d’importance. Ceci explique l’intérêt qu’il y a de les retirer des déchets si on peut les détruire par ailleurs par transmutation.

Du fait de la présence de radioéléments à vie longue, la décroissance de l’activité des premiers siècles se ralentit après 500 ans. L’activité est alors divisée par 40 000 par rapport à celle qu’elle était en sortie du réacteur. C’est ce résidu, ce dernier carré, que les recherches actuelles ont pour ambition de réduire pour des durées millénaires.

Notons que la part des produits d’activation reste toujours mineure.