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Pour comprendre la gestion des déchets radioactifs de faible activité à vie longue :

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Quels sont les enjeux liés à la gestion des déchets FAVL ?

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Pour la gestion des TFA, la France fait figure d'exception. De nombreux pays ont des seuils qui permettent de gérer ces TFA dans les filières classiques. En France, ça n'est pas le cas : ces déchets ont leur filière dédiée quoi qu'il arrive et finissent tous en CIRES (Centre Industriel de REgroupement et de Stockage) 🐓

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Le Cires : présentation I Nos différents centres de stockage

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Entreposés dans un ouvrage de stockage positionné sur un terrain aux caractéristiques géologiques compatibles, les colis sont ensuite recouverts de bétons ou de graviers puis surveillés.
Pour aller plus loin, consultez cette mindmap dédiée au CSA !

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TFA (très faible activité) : déchets de démantèlement d'installation nucléaire (ex: gravats).
FMA-VC (faible à moyenne activité à vie courte) : objets contaminés (ex: EPI)
FA-VL (faible activité à vie longue) :  déchets contenant du radium, déchets d'anciennes industries

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Une porte ouverte à une réutilisation future ?

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Une porte ouverte à une réutilisation future ?

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Cigéo intègre une notion de réversibilité : il sera techniquement possible d'extraire tous les déchets enfouis dans le cas ou une technologie de revalorisation apparaît !

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Pour aller plus loin, consultez cette mindmap dédiée au projet Cigéo !

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Les recherches ont commencé en 1991. Une première mis en service devrait avoir lieu en 2035. Seront ensuite acheminés les MA-VL puis dans un second temps les HA-VL. Le site sera fermé en 2150 ! 🧐 (image : Andra)

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D'autres possibilités ont été envisagées : le réacteur phénix devait, par séparation/transmutation, diminuer l'activité d'un radioélément pour arriver à des éléments stables. Ce projet a été abandonné au profit de Cigéo, qui limite la charge pour les générations futures.

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L'enfouissement en couches géologiques profondes : le projet Cigéo

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L'enfouissement en couches géologiques profondes : le projet Cigéo

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Ces déchets ont un niveau de radioactivité extrêmement dangereux et ont en plus une durée de vie qui dépasse assez largement la mémoire humaine : nous ne pourrons pas compter sur les générations futures pour assurer leur gestion. En effet, leur demi-vie peut aller jusqu'à plusieurs milliers voire millions d'années. Un stockage sûr et de long terme doit être envisagé !

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MA-VL (moyenne activité à vie longue) : structure entourant les combustibles dans le réacteur
HA-VL : produits de fission

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Pour comprendre les sigles TFA, FA, MA-VC/VL, HA...

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​Déchets radioactifs : Définition

Les déchets radioactifs sont d'une grande diversité : éléments issus des combustibles usés des centrales nucléaires et des activités Défense pour la force de dissuasion, matériaux issus du démantèlement d'installations nucléaires, éléments radioactifs à usage industriel (techniques de contrôle de fabrication, stérilisation) ou médical (imagerie, radiothérapie), éléments issus de la recherche nucléaire...

En France, les déchets radioactifs sont classés selon deux critères :

Leur durée de vie,calculée en fonction de la " période radioactive " des radioéléments contenus : la période est le temps au bout duquel la quantité d'un même radionucléide est divisée par deux. Elle varie, selon les radionucléides, de quelques jours à plusieurs milliers d'années. On parle de déchets à vie courte (VC), quand la période est inférieure à 31 ans, et de déchets à vie longue (VL) au-delà.

Leur niveau de radioactivité,exprimé en becquerels : cela correspond au nombre de désintégrations d'atomes par seconde.On parle de déchets de très faible activité (TFA), faible activité (FA), moyenne activité (MA) ou haute activité (HA).

Les différentes catégories de déchets radioactifs

En fonction de ces deux critères, il existe 5 catégories de déchets radioactifs :

Les déchets de très faible activité (TFA) issus principalement du démantèlement des installations nucléaires : gravats, bétons, ferrailles. Leur radioactivité décroit de manière significative en une dizaine d'années.Ils représentent 27% du volume des déchets radioactifs produits en France et contiennent moins de 0,01% de la radioactivité de l'ensemble des déchets.

Les déchets de faible et moyenne activité à vie courte (FMA-VC) : il s'agit essentiellement des déchets liés à la maintenance des installations nucléaires. Une partie provient aussi des hôpitaux ou des laboratoires de recherche. Ce sont des objets contaminés comme des gants, des filtres, des résines... Leur radioactivité décroit de manière significative en 300 ans environ.Les déchets FMA-VC constituent 63% du volume des déchets radioactifs, pour 0,02% de leur radioactivité.

Les déchets de faible activité à vie longue (FA-VL) : cette catégorie couvre les déchets radifères (contenant du radium) provenant de minéraux utilisés dans certaines industries et les déchets de graphite issus du démantèlement des réacteurs nucléaires de 1ère génération.Les déchets FA-VL constituent 7% du volume des déchets radioactifs, pour 0,01% de leur radioactivité.

Les déchets de moyenne activité à vie longue (MA-VL), issus du traitement des combustibles usés des centrales nucléaires : structures qui entourent les combustibles usés (coques et embouts) et effluents liquides issus du procédé de retraitement.Les déchets MA-VL constituent 3% du volume des déchets radioactifs, pour 4% de leur radioactivité.

Les déchets de haute activité à vie longue (HA-VL) correspondent aux déchets issus du traitement des combustibles nucléaires usés : ils contiennent les " produits de fission " et les " actinides mineurs " formés par les réactions nucléaires dans le combustible lors de son séjour en réacteur. Leur durée de vie peut s'étendre sur plusieurs milliers, voire plusieurs millions d'années.Ils ne représentent que 0,2% du volume des déchets radioactifs mais 96% de la radioactivité totale des déchets radioactifs en France.

Enjeu :
assurer une gestion durable
des déchets radioactifs

Les déchets radioactifs contiennent des radionucléides potentiellement dangereux pour l'homme et pour l'environnement. Ils doivent donc être gérés de manière spécifique tout au long de leur durée de nuisance potentielle : inventaire et collecte des déchets radioactifs, conditionnement adaptés, solutions de stockage sûres et pérennes.

Juridiquement, les grands principes de gestion des déchets radioactifs sont indiqués par la loi du 28 juin 2006 relative à la gestion durable des matières et déchets radioactifs.

protection de la santé des personnes et de l'environnement ;

réduction de la quantité et de la nocivité des déchets radioactifs ;

prévention ou limitation des charges supportées par les générations futures ;

principe pollueur-payeur qui prévaut en droit de l'environnement.

Ces principes sont les suivants :

L'Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (Andra) est l'organisme chargé de trouver, mettre en œuvre et garantir des solutions de gestion sûres pour l'ensemble des déchets radioactifs français.

Renouvelé tous les 3 ans, le plan national pour la gestion des matières et des déchets radioactifs (PNGMDR) constitue l'outil privilégié pour mettre en œuvre ces principes. Par ailleurs, tous les 3 ans, un inventaire complet des matières et des déchets radioactifs est réalisé et publié par l'Andra.

Aujourd'hui, 90 % des déchets nucléaires (en volume) produits en France disposent déjà d'une filière de gestion en stockage ultime. L'Andra dispose de centres dédiés de stockage et peut ainsi les gérer de façon industrielle : les déchets de très faible activité (TFA) sont stockés sur le site de Morvilliers (Aube), les déchets de faible et moyenne activité à vie courte (FMA-VC) sont stockés en surface sur le centre de Soulaines (dans l'Aube également).

Pour les déchets FA-VL, une démarche de recherche de site de stockage est conduite par l'Andra depuis 2008. En attendant la création d'un centre pouvant les accueillir, les déchets FA-VL sont entreposés dans des installations spécifiques, le plus souvent sur le lieu même où ils sont produits.

Enfin, les déchets de haute activité (HA) et de moyenne activité à vie longue (MA-VL) n'ont pas non plus de filière définitive de stockage. Dans l'attente d'un site de stockage définitif, ils sont conditionnés et entreposés dans des installations ad hoc par leurs producteurs, principalement à La Hague (Manche), Marcoule (Gard), Cadarache (Bouches-du-Rhône) et Valduc (Côte-d'Or). À terme, ils devraient être stockés sous terre, dans des formations géologiques de grande profondeur. C'est le projet Cigéo (Centre industriel de stockage géologique pour les déchets) de l'Andra, qui fait l'objet d'un débat public durant l'année 2013.

Les recherches scientifiques
sur les déchets radioactifs

La gestion des déchets radioactifs s'inscrit dans une démarche de progrès continu. Elle fait donc l'objet de programmes de R&D importants depuis la fin des années 1950, le but étant de minimiser la quantité de déchets, de concentrer la radioactivité et de garantir le confinement dans des conditions sûres.
Les déchets HA et MA-VL font l'objet de programmes de recherches particuliers dont les grandes orientations sont fixées par la loi du 28 juin 2006.

Cette loi définit trois axes de recherche et d'études complémentaires :

La séparation/transmutation des actinides mineurs,sous la responsabilité du CEA : il s'agit d'isoler puis de transformer les éléments les plus radiotoxiques en les " transmutant " en d'autres éléments moins radiotoxiques et à vie plus courte. Ces recherches sont menées par le CEA en lien avec celles menées sur les réacteurs nucléaires à neutrons rapides de 4ème génération, capables de réaliser la transmutation. Le CEA a coordonné les travaux de recherche menés par les établissements publics (Andra, CEA, CNRS, Universités) et leurs partenaires industriels (Areva, EDF) afin d'évaluer les perspectives industrielles des technologies étudiées. Un dossier sur le résultat de ces travaux a été remis au gouvernement fin 2012.

Schéma de principe de la séparation poussée. © Yuvanoe/CEA

Le stockage en formation géologique profonde (projet Cigéo en Meuse / Haute-Marne), sous la responsabilité de l'Andra : le stockage des déchets de haute et moyenne activité à vie longue en formation géologique profonde est retenu par la loi comme solution de référence. Cet axe de recherche correspond au projet Cigéo de l'Andra. Dans le domaine de la R&D, le CEA y contribue avec des études notamment sur le comportement à long terme des colis de déchets en milieu géologique profond et sur la migration des radionucléides dans les couches géologiques.

Le 3ème axe d'étude porte sur l'entreposagedes déchets radioactifs HA et MA-VL en attente d'une solution de gestion définitive. Il est aussi confié à l'Andra. Le CEA a contribué à des études de conception de ces installations d'entreposage.

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Les déchets radioactifs sont d'une grande diversité : éléments issus des combustibles usés des centrales nucléaires et des activités Défense pour la force de dissuasion, matériaux issus du démantèlement d'installations nucléaires, éléments radioactifs à usage industriel (techniques de contrôle de fabrication, stérilisation) ou médical (imagerie, radiothérapie), éléments issus de la recherche nucléaire...

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La politique publique de gestion des déchets radioactifs

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La politique publique de gestion des déchets radioactifs

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Un acteur public : l'ANDRA (Agence Nationale pour la gestion des Déchets Radioactifs). D'abord intégrée au CEA (commissariat à l'énergie atomique), elle a finalement pris son indépendance en 1991 et est responsable aujourd'hui d'inventorier les déchets radioactifs, de la gestion des déchets en eux même et a également un rôle de recherche pour l'enfouissement en stockage géologique des déchets problématiques (voir ci dessus).

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94% du niveau de radioactivité émis par l'ensemble de nos déchets radioactifs en France provient d'un petit cube de déchets à haute activité. En comparaison, l'immense majorité des autres déchets (en volumétrie) a une radioactivité extrêmement faible. Nous pouvons donc voir que les déchets réellement problématiques sont, en volume, les moins importants - mais ils nécessitent une prise en charge très particulière ! (image : Andra)

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De différentes sources ! Nucléaire civil (centrales électro-nucléaires), militaire, milieu hospitalier, recherche... Certains vieux objets sont également des déchets radioactifs ! L'ANDRA quantifie les déchets et leurs sources dans son inventaire annuel :

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Un déchet radioactif est un déchet nécessitant des mesures de protection spécifiques du fait d'émissions de différents types de radiations sur une durée plus ou moins importantes. Pour comprendre ce qu'est un déchet radioactif, il faut revoir les notions de radioactivité :

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​Qu'est-ce que la radioactivité ?

Dans la nature, la plupart des noyaux d'atomes sont stables, c'est-à-dire qu'ils restent indéfiniment identiques à eux-mêmes. Les autres sont instables car ils possèdent trop de protons ou de neutrons ou trop des deux. Pour revenir vers un état stable, ils sont obligés de se transformer. Ils expulsent alors de l'énergie - provenant de la modification du noyau - sous forme de rayonnements : c'est le phénomène de radioactivité.
Les atomes qui possèdent cette propriété de transformation spontanée en d'autres éléments en émettant de l'énergie sous forme de rayonnements sont appelés " radionucléides " ou " radio-isotopes " (isotope radioactif).

Les atomes

Représentation d'un atome d'aluminium. © Yuvanoe/CEA

Les atomes sont les constituants de base de toute la matière. Ils sont tous bâtis sur le même modèle : un noyau, formé de particules lourdes - protons et neutrons - autour duquel se déplacent les électrons, particule près de 2000 fois plus légère qu'un proton ou neutron. Dans un atome, le nombre de protons est égal au nombre d'électrons. Ce nombre Z, appelé numéro atomique, définit les propriétés chimiques de l'atome et c'est le chimiste russe Dimitri Mendeleïev qui eut l'idée de ranger les éléments chimiques dans un tableau de classification publié en 1869. Z = 1 représente l'hydrogène, Z=8 l'oxygène, Z=92 l'uranium, etc. On connaît aujourd'hui 118 éléments chimiques.

Les isotopes

Représentation des isotopes de l'hydrogène. © Yuvanoe/CEA

Un élément chimique est formé d'atomes ayant le même nombre de protons Z. Ils ont donc tous le même nombre d'électrons et les mêmes propriétés chimiques. Mais ils peuvent différer par leur nombre N de neutrons : ce sont les isotopes de l'élément en question.
Chaque isotope d'un élément est caractérisé par son nombre de protons et neutrons dans son noyau. Ce nombre de masse est toujours noté en exposant à gauche du symbole chimique de l'élément : les isotopes du carbone, par exemple, possèdent tous 6 protons et le plus souvent, 6, 7 ou 8 neutrons. On parle alors du carbone 12 (12C), du carbone 13 (13C) ou du carbone 14 (14C). Parmi ces 3 isotopes du carbone, seul le 14C est radioactif, les 2 autres sont stables. On connaît aujourd'hui près de 2 800 isotopes dont 2 500 environ sont radioactifs.

Les différentes formes
de radioactivité

Près de 2 500 atomes, dont la plupart ont été fabriqués par l'homme, sont radioactifs.
On distingue trois formes de radioactivité, correspondant aux trois types de rayonnements émis lors des transformations des noyaux instables.

Le rayonnement " alpha " [α] est constitué de particules composées de deux protons et de deux neutrons (noyau d'hélium). Il concerne les noyaux lourds : l'uranium 238, par exemple, se transforme en thorium 234. Ce rayonnement, qui perd très vite son énergie, a un pouvoir de pénétration très faible. Il ne parcourt que quelques centimètres dans l'air. Une feuille de papier ou les couches superficielles de la peau l'arrêtent.

Le rayonnement " bêta " [β] provient de la transformation dans le noyau soit d'un neutron en proton (il y a alors émission d'un électron β-) soit d'un proton en neutron (il y a émission d'un positon, " électron " de charge positive β+ ). Ce rayonnement ne parcourt que quelques mètres dans l'air. Il est stoppé par une vitre ou une feuille d'aluminium.

Le rayonnement " gamma " [γ] est un rayonnement électromagnétique, comme la lumière visible ou les rayons X, mais plus énergétique. Il est émis le plus souvent par des noyaux possédant encore un excès d'énergie à évacuer après une désintégration α ou β. Son parcours dans l'air est de plusieurs centaines de mètres et de fortes épaisseurs de plomb ou de béton sont nécessaires pour l'atténuer.

Les rayonnements radioactifs, comme tous les rayonnements, transportent de l'énergie et interagissent avec la matière, notamment le vivant. Certains rayonnements (alpha, bêta, gamma et X) sont dit " ionisants " parce qu'ils transportent une grande quantité d'énergie qui provoque un changement de la charge électrique des atomes qu'ils traversent (phénomène d'ionisation). Ils peuvent être, dans certaines conditions d'exposition, dangereux pour les êtres vivants et il faut savoir s'en protéger.

La radioactivité diminue
dans le temps

Chaque radionucléide est caractérisé par sa période radioactive, temps au bout duquel la moitié des atomes radioactifs, initialement présents, a disparu par transformation spontanée. Celle-ci peut varier de quelques secondes à quelques heures voire quelques centaines ou milliards d'années.

Par exemple :

la période radioactive de l'uranium-238 est de 4,5 milliards d'années ;

la période radioactive de l'uranium-235 est de 710 millions d'années ;

la période radioactive du césium-137 est de 30 ans ;

la période radioactive des atomes d'iode-131 est de 8 jours ;

la période radioactive des atomes de fluor-18 est de 110 minutes.

La radioactivité
au cœur de nombreux enjeux
et applications

Les recherches sur la radioactivité ont contribué à la connaissance de la matière, permis de reconstituer l'histoire de l'Univers et de la Terre et procuré des marqueurs, outils et instruments irremplaçables en biologie, médecine et géologie. Les propriétés de la radioactivité et les nombreuses applications qui en ont découlé sont de plus en plus présentes dans notre vie quotidienne : l'énergie nucléaire est une énergie extrêmement concentrée, et sa transformation aboutit notamment à la production d'électricité ; les radioéléments naturels sont d'excellents chronomètres : la décroissance radioactive et la mesure de l'activité fournissent ainsi des " horloges " destinées à dater des événements plus ou moins anciens ; l'extrême sensibilité de la mesure des rayonnements offre la possibilité de suivre à la trace des marqueurs, et de dévoiler aussi bien les mécanismes du corps humain que ceux du système solaire et de la Terre ; les propriétés des rayonnements sont également précieuses pour aider au diagnostic, grâce aux techniques d'imagerie, et traiter certaines maladies, comme le cancer.

L'évolution des connaissances et des applications depuis plus de cent ans est loin d'être achevée. En recherche fondamentale, la physique nucléaire notamment n'a pas fini de livrer tous ses secrets.

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La radioactivité a été découverte en 1896 par Henri Becquerel à Paris. Elle est devenue depuis un sujet d'étude et de recherche important dont les applications sont de plus en plus présentes dans notre quotidien.