Cas de la décroissance des déchets radioactifs du nucléaire
En dehors des filiations radioactives naturelles, un autre cas de décroissance complexe est celui du combustible usé des réacteurs avec la présence de multiples produits de la fission nucléaire ainsi que de noyaux plus lourds que l’uranium, tels que le plutonium et les actinides mineurs. Tel est aussi le cas des déchets vitrifiés issus du retraitement de ces combustibles usés après que l’on en ait retiré le plutonium.
La décroissance radioactive joue un grand rôle dans la gestion des déchets radioactifs. Elle est compliquée par la présence simultanée de ces multiples espèces radioactives, chacune décroissant indépendamment à son propre rythme.
A titre d’exemple, nous avons considéré l’évolution d’un colis de déchets vitrifiés issus du retraitement des combustibles usés. Pour simplifier, nous avons limité la composition de ce colis aux 9 principales espèces radioactives contribuant à sa très forte activité : 7 produits de fission et d’activation (Césium-134 et 137, Strontium-90, Prométhéum-147, Samarium-151 , Technétium-99), Nickel-63 ; 2 actinides mineurs, Américium-241 et Curium-244).
Les quantités de ces 9 radioéléments ont été tirées d’un inventaire des déchets radioactifs de l’ANDRA. Les périodes radioactives sont très disparates : 7 espèces possèdent des périodes allant de 2 à 90 ans ; 2 des périodes très longues, l’américium-241 (431 ans) et surtout le technetium-99 (211 000 ans).
Décroissance d’un colis de haute activité
A partir de l’inventaire des constituants établis par l’ANDRA, la décroissance de l’activité d’un colis de déchets de haute activité à été évaluée aux temps de 100, 1000 et 10 000 ans (l’activité est ici figurée par la taille du conteneur). Les contributions des principaux éléments sont également représentées. Aux environs de 1000 ans, l’américium de 432 ans de période domine. Le résidu de technétium (T=211 000 ans) l’emporte à 10 000 ans et au delà. La décroissance de la radioactivité du déchet serait accélérée par l’élimination de l’américium par les techniques de transmutation.
© IN2P3
Le calcul a été simplifié. Pour un colis réel, il convient d’ajouter à l’échéance de plusieurs milliers d’années (quand le technétium devient majoritaire) la contribution d’une poignée d’autres radioéléments à vie encore plus longues et faiblement radioactifs comme le césium-135, l’iode-129 ou encore le neptunium-237, qui subsisteront encore.
Ces déchets ont été vitrifiés pour emprisonner la radioactivité. Il faut s’assurer que ces verres tiennent le temps nécessaire pour que cette radioactivité ne présente plus de danger. De fait, la radioactivité de notre colis à 9 éléments est divisée par 10 000 au bout de 5000 ans date de la disparition de l’américium. Au delà, perdure le très faible résidu de radioactivité du technétium. L’important, c’est de confiner la radioactivité jusqu’à cette disparition de l’américium. Les ingénieurs garantissent que leurs verres tiendront au moins 10 000 ans.
N’en déplaise à une croyance ancrée dans l’esprit de nos concitoyens, la radioactivité décroit considérablement du fait des lois de la Nature. En 2012, un respectable candidat à l’élection présidentielle française affirma qu’il faudrait attendre 6000 générations pour que la radioactivité des colis devienne acceptable. Homme politique, il ignorait les lois de la nature en la matière. Du fait des décroissances radioactives, complexes mais bien réelles, il faudra certes attendre longtemps pour que la radioactivité des colis devienne minime, mais bien moins que 6000 générations de notre candidat à l’élection présidentielle.
Fiche Excel de calculs : exemple de l’évolution d’un colis de 0 à 10 000 ans
Les autres articles sur le sujet « Périodes et activités »
Période radioactive
La mesure de la rapidité de la décroissance La loi de décroissance radioactive a été formulée dès[...]
Activité radioactive
Taux de désintégrations et de rayonnements émis L’activité d’un échantillon de matière radi[...]
Filiations radioactives
Radioactifs de père en fils … Un certain nombre de noyaux radioactifs naturels sont présent[...]
Calculs des filiations
Éléments mathématiques …. Il s’agit de résoudre une série d’équations appelées différentiel[...]
Equilibre radioactif
Des équilibres aussi vieux que la Terre. On appelle filiation radioactive la série de désintégrat[...]
QCM Filiation Uranium
QCM sur la famille radioactive de l’uranium L’uranium naturel contient de nos jours 9[...]