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la transmutation des déchets

La transmutation est une méthode qui vise à réduire la très longue durée des risques associés aux corps radioactifs artificiels formés dans les réacteurs nucléaires (plutonium et autres actinides) en transformant ceux-ci en un ou plusieurs noyaux radioactifs de périodes courtes (typiquement quelques décennies). Elle implique une séparation chimique préalable non seulement du plutonium (comme c'est le cas actuellement avec le traitement des combustibles usés) mais des autres corps à vie longue. En l'état actuel des techniques, cette opération devrait produire des déchets peu contaminés par des corps à vie moins longue, assez longue cependant pour nécessiter une forme de stockage profond. Malgré cette réserve, la gestion des déchets à vie longue devrait être rendue beaucoup plus aisée et moins incertaine : la transmutation devrait permettre en principe de ramener la plus grande partie des nuisances, qui s'étendent sur des échelles de temps géologiques, à des échelles de temps « historiques », compatibles avec des durées crédibles de surveillance institutionnelle.

Engagées depuis le début des années 1970 aux États-Unis, les études sur la transmutation n'en sont, pour une large part, qu'au stade conceptuel et sans application industrielle, si ce n'est le monorecyclage d'une partie du plutonium produit dans les réacteurs à eau pressurisée actuels (R.E.P.).

Données de base

La formation des noyaux radioactifs à l'intérieur des combustibles usés

Les corps à vie longue visés par la transmutation sont créés par interaction des neutrons avec les noyaux lourds (uranium, plutonium) constituant le combustible de départ ou créés lors de son irradiation dans le réacteur. Ils se répartissent suivant deux catégories : les produits de fission et les actinides.

Les premiers sont des fragments de masse atomique comprise entre 80 et 150 environ, qui résultent de la fission induite par un neutron dans un noyau lourd fissile (par exemple uranium 235, plutonium 239 et 241) du combustible. La grande majorité d'entre eux sont caractérisés par des périodes courtes inférieures à celle, qui est de l'ordre de trente ans, des deux plus importants : le césium 137 et le strontium 90. Le reste est constitué des produits de fission à vie longue (P.F.V.L.), par exemple le technétium 99, l'iode 129 et le césium 135, qui représentent environ 6 p. 100 du poids total des résidus de fission.

Dans un réacteur, l'interaction d'un neutron avec un noyau lourd conduit également, par le jeu de captures neutroniques et d'émissions β successives, à la formation de noyaux plus lourds appartenant à la famille des actinides. La capture d'un neutron par l'uranium 238 est responsable de l'apparition du plutonium, puis de l'américium et du curium, tandis que la capture par l'uranium 235 conduit à la formation du neptunium 237 puis du plutonium 238 ainsi que des deux isotopes 234 et 236 de l'uranium. On classe ces actinides en deux catégories : les actinides majeurs (uranium, plutonium) et les actinides mineurs (neptunium, américium et curium).

Le tableau 3 fournit la liste des corps à vie longue et leur bilan en masse dans le cas des réacteurs de 900 MWe du parc d'E.D.F. utilisant un combustible standard Uox (oxyde d'uranium, UO2) ou recyclant du plutonium dans un combustible Mox (oxyde mixte, UO2 et PuO2).

Les risques radiologiques à long terme induits par les déchets

Les corps à vie longue des combustibles usés présentent des risques radiologiques pour l'homme, liés aux rayonnements nucléaires qu'ils émettent. Comme la transmutation vise à réduire des effets à très long terme, on ne considérera ici que le risque par ingestion, la voie la plus probable de retour vers l'homme de produits radioactifs stockés en couches géologiques profondes et qui auraient été transportés par des circulations d'eau venant au contact des déchets. (cf. 2 Stockage profond des déchets).

Le risque peut être appréhendé de deux manières. Dans la première, on s'intéresse au risque intrinsèque : celui résultant de l'ingestion pure et simple d'une certaine quantité d'un corps radioactif. C'est le risque potentiel qui est mesuré par la radiotoxicité R, c'est-à-dire l'engagement de dose efficace exprimée en Sievert (Sv) durant une période de cinquante ans pour un adulte qui ingérerait une masse M de ce corps radioactif. Cet engagement de dose est proportionnel à [...]

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Stockage de déchets nucléaires

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Déchets nucléaires : volumes et radioactivité

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Nucléaire : types de déchets et filières de gestion

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Nucléaire : production annuelle de déchets radioactifs en France

Nucléaire : production annuelle de déchets radioactifs en France
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Écrit par :

  • : ingénieur général des Mines, directeur de recherche à l'École polytechnique
  • : directeur de recherche au C.N.R.S., codirecteur du groupement de recherche G.E.D.E.O.N. (gestion des déchets par les options innovantes) entre le C.E.A., le C.N.R.S., E.D.F. et Framatome

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Pour citer l’article

Pierre BEREST, Jean-Paul SCHAPIRA, « NUCLÉAIRE - Déchets », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 18 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-dechets/