Colis types primaires de déchets C vitrifiés

Les déchets vitrifiés proviennent du retraitement des combustibles usés. Ce sont, pour l’essentiel, les produits de fission et les actinides mineurs (neptunium, américium et curium) formés par réaction nucléaire et contenus dans les combustibles usés, qui sont séparés de l’uranium et du plutonium lors du retraitement. Ils sont calcinés et incorporés dans une matrice de verre. Le verre élaboré est coulé en température dans un conteneur en acier inoxydable. L’activité radiologique est répartie de manière homogène dans la masse du déchet vitrifié.

En France, la vitrification a été développée dans plusieurs installations pilotes exploitées par le CEA, dont l’installation pilote PIVER aujourd’hui arrêtée, puis mise en œuvre industriellement dans trois ateliers exploités par COGEMA : Atelier de Vitrification de Marcoule (AVM), démarré en 1978, ateliers de vitrification R7 et T7 de La Hague, démarrés respectivement en 1989 et 1992.

Les caractéristiques des déchets vitrifiés, notamment leur activité et leur puissance thermique, dépendent de plusieurs paramètres qui sont : (i) les caractéristiques initiales des solutions de produits de fission et d’actinides mineurs issues des combustibles traités dans ces installations, (ii) la concentration plus ou moins élevée des produits de fission dans le verre, (iii) l’âge des déchets.

Ainsi, il a été retenu de distinguer plusieurs ensembles de colis de déchets C vitrifiés regroupant respectivement (i) les productions de verres plus anciennes (colis type C0), (ii) les productions de verres actuelles ou envisagées à court terme (colis types C1 et C2), (iii) les productions de verres prévisionnelles, comprenant des verres UOx/MOX et des verres UOx avec une hypothèse d’incorporation d’une faible fraction de plutonium (respectivement, colis types C3 etC4).

z Colis type C0

Le colis type comprend (i) les colis de verres contenant les solutions de produits de fission provenant du retraitement de combustibles issus de réacteurs Uranium naturel-graphite-gaz (combustibles UNGG de type Sicral) et de combustibles issus du réacteur à neutrons rapides Phénix dans l’installation PIVER, (ii) les colis de verres contenant des solutions de produits de fission, dites UMo, provenant des combustibles UNGG retraités antérieurement sur le site de COGEMA La Hague, aujourd’hui entreposées, (iii) les colis de verres produits depuis 1978 dans l’atelier de vitrification de COGEMA Marcoule (verres AVM) contenant les produits de fission et actinides issus, pour l’essentiel, du retraitement de combustibles UNGG. Ces derniers colis sont majoritaires en nombre.

Ces colis se différencient par leur contenu chimique, suivant la composition de la matrice de verre utilisée, leur contenu radiologique et consécutivement leur puissance thermique, et par la géométrie des conteneurs.

Les colis PIVER (colis type C0.1), produits entre 1969 et 1981, sont composés en majorité de verres UNGG. Le déchet vitrifié est conditionné dans des conteneurs en acier inoxydable de même diamètre, mais de hauteurs différentes.

Les colis de verres UMo (colis type C0.2) correspondent au conditionnement futur de solutions de produits de fission existantes ; ces dernières sont issues de combustibles UNGG retraités dans l’usine UP2-400 de COGEMA La Hague. La nature chimique des solutions nécessite le développement d’une formulation de verre spécifique et des adaptations des équipements du procédé, notamment pour ce qui concerne le four de vitrification. Suivant les hypothèses retenues, la masse moyenne de déchet conditionné est de 400 kilogrammes par colis. Ces déchets seront conditionnés dans un conteneur en acier inoxydable identique à celui utilisé aujourd’hui dans les ateliers de vitrification R7 et T7 de COGEMA La Hague. Ce conteneur, dénommé Conteneur Standard de Déchets Vitrifiés (CSD-V), est présenté à la Figure 2.1-6.

Figure 2.1-6 Conteneur Standard de Déchets Vitrifiés (CSD-V)

Les colis de verres AVM (colis type C0.3) regroupent l’ensemble des déchets vitrifiés produits depuis 1978 dans l’atelier de vitrification de COGEMA à Marcoule. Comme cela a été indiqué plus haut, les solutions vitrifiées proviennent en majorité des combustibles UNGG retraités dans l’usine UP1 du site.

On notera l’existence de quatre formulations différentes de verre mises en œuvre pour une ou plusieurs campagnes de vitrification. Le déchet vitrifié est conditionné dans un conteneur en acier inoxydable.

z Colis types C1 et C2

Ces colis contiennent des solutions de produits de fission issues du retraitement de combustibles REP UOx/URE dans les usines de COGEMA La Hague, conditionnées sous forme de verre dans un conteneur CSD-V (voir Figure 2.1-6). La production et le conditionnement des déchets sont supposés intervenir après une durée moyenne d’entreposage des combustibles de 8 ans, après leur déchargement des réacteurs. La masse de déchets conditionnés est en moyenne de 400 kilogrammes par colis.

Le colis type C1 correspond, d’un point de vue thermique, aux productions industrielles actuelles.

Suivant les hypothèses retenues, le déchet vitrifié est constitué d’un mélange de solutions de produits de fission issues de combustibles UOx1 (taux de combustion moyen de 33 GWj/t), UOx2/URE (taux de combustion moyen de 45GWj/t) et UOx3 (taux de combustion moyen de 55 GWj/t).

Le colis type C2 correspond à des colis de puissance thermique légèrement accrue. Le déchet vitrifié est constitué d’un mélange de solutions de produits de fission issues de combustibles UOx2/URE et UOx3, dont les taux de combustion moyens sont, comme précédemment, de 45 GWj/t et 55 GWj/t respectivement.

z Colis types C3 et C4

Ces colis correspondent à des productions éventuellement envisageables de verres sur le site de COGEMA La Hague. Dans les scénarios retenus pour l'étude, ces colis ont été définis en supposant que la production et le conditionnement des déchets interviennent, comme pour les verres précédents, après une durée moyenne d’entreposage des combustibles de 8 ans, après leur déchargement des réacteurs. On notera que d'autres possibilités pourraient être envisagées.

Le colis type C3 décrit des verres résultant du conditionnement de solutions de produits de fission issues de combustibles UOx et MOX. Ils sont définis comme étant constitués d’un mélange de 15 % de MOX et de 85 % d’UOx2.

Le colis type C4 décrit des déchets vitrifiés issus du retraitement de combustibles UOx et qui contiendrait une faible charge supplémentaire en plutonium. Le taux d’incorporation du plutonium dans le verre est fixé à un pour cent massique, soit environ 4 kilogrammes par colis. Le plutonium incorporé provient de combustibles UOx2.