Les déchets radioactifs sont classés selon le niveau d’activité et la durée de vie – courte ou longue – des principaux éléments présents. On remarquera des regroupements. Par exemple,
pour les déchets de très faible activité(TFA) et de haute activité (HA) on ne distingue pas vie courte et vie longue. Le mode de gestion est indiqué quand il est défini (déchets TFA et FMA‐VC ).
La gestion des 3 autres catégories fait l’objet de recherches, notamment celles des déchets de type B (MA‐VL) et C (HA). Les recherches sur ces deux catégories majeures qui concentrent près
de 99% de la radioactivité sont organisées en France dans le cadre de la loi Bataille du 30 décembre 1991
Déchets de très faible activité (TFA)
Les déchets TFA existant à fin 2007
20,1 % du volume total des déchets radioactifs français
0,000 003 % de la radioactivité totale des déchets radioactifs français
Au 31 décembre 2007, il existe 231 688 m3 de déchets TFA. L’Inventaire national prévoit un stock de 629 217 m3 de déchets TFA en 2020 et 869 311 m3 en 2030.
4.1 Gestion des déchets de Très Faible Activité (TFA)
Ferrailles contaminées
Ces ferrailles et éléments de tuyauteries qui ont été légèrement contaminés par des produits radioactifs sont également classés comme des déchets de très faible activité.
Vieux matériel de laboratoire
Ce matériel de laboratoire hors d'usage qui a été en contact avec des éléments radioactifs, est destiné à faire partie des déchets métalliques de très faible activité.
La faible radioactivité de ces déchets permet de les stocker enterrés dans des entrepôts de surface en garantissant principalement l’étanchéité de la zone pour éviter une contamination des nappes phréatiques. Les zones de stockage doivent être relativement importantes car si leur radioactivité est faible, ces déchets représentent des volumes importants.
Les déchets solides sont la plupart du temps compactés pour faciliter le stockage et la manutention. Quant aux déchets liquides (boues, eaux, etc.) ils sont solidifiés avant entreposage.
Le conditionnement se fait en fûts métalliques ou sous la forme de grands sacs.
Cette proximité de stockage fait souvent peur mais même s’il doit être très surveillé, il reste bien moins dangereux que le stockage de produits chimiques neufs ou de résidus dont on ignore la plupart du temps où ils se trouvent.
Déchets TFA en grands sacs ("big‐bag")
Les déchets de très faible activité sont composés pour 50 à 60 % de bétons, gravats, terres, de 20 à 40
% de déchets métalliques, d’environ 10 % de déchets non métalliques, et enfin de 1 à 5 % de déchets chimiquement dangereux. Le conditionnement peut être rustique, mais il faut éviter la dispersion de poussières lors des manutentions et du stockage.
C’est la raison pour laquelle ces déchets son placés dans de grands sacs.
Depuis 2003, les déchets TFA sont stockés au Centre de stockage TFA de l’Andra (CSTFA) à Morvilliers dans l’Aube, premier centre de stockage au monde pour ce type de déchets. Situé dans le département de l’Aube, il est conçu pour accueillir 650 000 m3 de déchets.
Une fois conditionnés, les lots de déchets sont identifiés et disposés en couches horizontales successives (une dizaine en moyenne) dans des alvéoles creusées à quelques mètres de profondeur dans une roche argileuse. Lorsque l’alvéole est remplie, celle‐ci est définitivement fermée, puis recouverte d’une couche d’argile compactée pour lui redonner son imperméabilité d’origine. Afin d’optimiser les ressources de stockage et de réduire les volumes à stocker, les producteurs de déchets doivent s’employer à optimiser le traitement et le conditionnement de leurs déchets.
Vue aérienne du CSTFA
Intérieur d'une alvéole TFA – « Bâtibulle »
Coupe d’une alvéole de déchets TFA
Coupe schématique d’une alvéole montrant le concept du stockage de déchets de très faible activité. De façon à éviter un contact des fûts ou caissons stockés avec de l’eau par infiltration, l’alvéole est isolée par des membranes en plastique. Le tout est surmonté d’un épais remblai d’argile.
Remplissage d’une alvéole de déchets TFA Arrivée dans une alvéole du centre TFA de Morvilliers d’un camion avec un chargement de gros sacs contenant des déchets, généralement des gravats. Pendant l’exploitation d’une alvéole, la mise en place des déchets se déroule à l’abri de l’eau grâce à des toits démontables.
Des besoins croissants
Une modification de la géométrie des alvéoles s'est avérée nécessaire pour faire face à l'augmentation du volume de déchets à prendre en charge (35 000 m3 par an). Pour en augmenter le volume, le sol en a été creusé.
Ces déchets représentent en volume 90% des déchets radioactifs dangereux, 68,8 % si on prend en compte la totalité des déchets (y compris les déchets de faible et très faible activité).
Ils consistent par exemple en des produits chimiques, tenues de travail, outils, bétons ferrailles, filtres, gants et petit matériel venant de l’exploitation de centrales, de laboratoire de recherche ou des hôpitaux.
4.2 Gestion des déchets de faible et moyenne activité à vie courte (FMA‐VC ou type A)
Les déchets FMA‐VC existant à fin 2007
68,8 % du volume total des déchets radioactifs français
< 0,03 % de la radioactivité totale des déchets radioactifs français
Au 31 décembre 2007, il existe 792 695 m3 de déchets FMA‐VC. L’Inventaire national prévoit un stock de 1 009 675 m3 de déchets FMA‐VC en 2020 et 1 174 193 m3 en 2030.
Très divers, certains sont très faiblement radioactifs mais se trouvent classées comme déchets parce qu'ils proviennent d'un site, d'un bâtiment ou d’un local réputé contenir de la radioactivité (on appelle cela le « zonage déchet » sur les sites nucléaires).
Ils contiennent essentiellement des radioéléments émetteurs de rayon bêta et gamma.
Ils sont à durée de vie courte (la période de leur radioactivité est inférieure à 30 ans, et la radioactivité est négligeable au bout de 300 ans) et d’activité faible ou moyenne.
Evolution de colis de faible activité à vie courte
La décroissance de l’activité des colis de déchets FMA‐VC est relativement rapide, la majorité des éléments radioactifs contenus ayant une période radioactive inférieure à 30 ans. A titre d’exemple, la courbe illustre la décroissance de deux colis représentatifs livrés par EDF au Centre de stockage FMA de l’Aube. L’activité est cette fois‐ci en gigabecquerels (GBq ou milliard de becquerels) par colis. A long terme, subsistera la radioactivité beaucoup plus faible de quelques éléments minoritaires à vie longue. La puissance thermique de ces colis est négligeable.
En guise de traitement, ils sont également stockés enterrés dans des entrepôts de surface mais une fois compactés ou solidifiés, les déchets sont coulés dans du béton avec un rapport de volume de 20% de déchets pour 80% de béton.
La plupart du temps les opérations de compactage et de conditionnement s’effectuent jusqu’à présent sur les lieux mêmes de production.
En France, le volume de déchets de type A est actuellement de 15 000 m³/an (250 cm³/an/habitant), alors qu'il était du double il y a quelques années.
La masse de déchets produite avoisine 56 400 tonnes/an, soit 940 g/an/habitant.
Ces réductions de production ont été possibles en raison des gros efforts faits par EDF pour réduire le volume et la masse de ces déchets, mais il est difficile de fixer un seuil minimal. En outre, des ennuis d'exploitation peuvent augmenter transitoirement les quantités de déchets.
Depuis 1992, ils sont stockés en surface dans les installations du Centre de stockage des déchets de faible et moyenne activité de l'Aube (CSFMA), qui a pris le relais du Centre de stockage de la Manche (CSM), fermé en 1994.
Au CSFMA, les déchets sont stockés dans des alvéoles, ouvrages en béton armé de 25 mètres de côté et de 8 mètres de hauteur.
Une fois remplies, ces alvéoles sont fermées par une dalle de béton dont l’étanchéité est assurée par un revêtement imperméable.
Enfin, une couverture argileuse définitive de plusieurs mètres d’épaisseur sera placée sur les alvéoles pour assurer le confinement des déchets à long terme.
Certains déchets FMA‐VC ne peuvent être acceptés en l’état au CSFMA et sont entreposés chez les producteurs. Il s’agit en particulier de déchets fortement tritiés.
Caissons de déchets au centre de stockage de l’Aube
Stockage des colis de déchets de type A au centre de l'Aube. Empilement de fûts et des caissons en béton dans une alvéole. Les espaces vides entre les colis sera jointoyé avec du ciment, et après remplissage l’alvéole sera couverte d’une couverture de terre protectrice.
Fûts métalliques contenant des déchets de type A dans une alvéole de stockage au centre de l'Aube. Le niveau de radioactivité de ces déchets se situe en général entre quelques centaines de Bq et un million de Bq par gramme.
Les déchets de faible activité incluent des objets hors normes, comme les couvercles de cuves de réacteurs que EDF remplace périodiquement. La cuve est incorporée dans un colis de grandes dimensions, puis le colis est emballé dans une enveloppe de transport pour l'envoi au Centre de Stockage FMA de l'Aube. Une fois sur place, l'enveloppe de transport sera retirée et le colis placé dans une alvéole puis noyé dans du béton, y compris à l'intérieur.
Transport par camion d’une tête de cuve de réacteur de la centrale vers le centre de stockage de l’Aube. Pour le transport, un conteneur spécial est utilisé. Au total, il est prévu de remplacer 55 de ces cuves, le premier transport ayant eu lieu en 2004.
Le panier ayant servi à entreposer des assemblages de combustible usé dans une piscine attenante au réacteur est introduit dans un conteneur de 40 m3, le tout pesant environ 30 tonnes. Cette opération est effectuée sur le site de la centrale avant le transport. Par ailleurs, la structure du panier est renforcée pour le transport et lui permettre de résister à la pression au moment où le conteneur sera rempli de ciment, opération finale de coulage qui intervient dans l’alvéole de stockage.
Des fûts de déchets sont empilés au Centre de Stockage de l’Aube dans des alvéoles de béton. Quand une couche est pleine, les vides entre les colis sont remplis avec du mortier dans les alvéoles contenant des fûts métalliques et du gravier pour les alvéoles contenant des fûts cimentés.
Des colis de moyenne et de faible activité à vie courte sont stockés au Centre de stockage FMA de l'Aube. Ici, des caissons métalliques en provenance de petits producteurs sont empilés, par couches successives, dans les alvéoles de stockage en béton. Pour chaque couche, les interstices entre fûts sont remplis avec un coulis de ciment. Lorsque l'alvéole est pleine, l’ensemble est scellé avec du ciment.
Le stockage est devenu définitif.
Vue aérienne de la couverture du centre de la Manche en 1997, prédécesseur du Centre de l’Aube. On aperçoit à droite les premiers bâtiments de l’usine de la Hague. Le site est plein depuis sa fermeture en 1994. Les alvéoles ont été recouvertes de quelques mètres de terre. Le site de la Manche est le premier site de stockage français entré en phase de surveillance
Un centre de stockage rempli : le centre de la Manche
4.3 Gestion des déchets de Faible Activité à Vie Longue (FA VL)
A partir de ce type de déchet, le stockage doit garantir la sécurité des éléments pendant des durées de plusieurs milliers d’années.
La problématique de ces éléments de Faible Activité par rapport aux autres déchets à Vie Longue est la volumétrie qui est importante et impose des zones d’entreposage d’autant plus difficiles à concevoir et construire à cause de leur taille. D’ici à 2030, ce sont plus de 150 000 m3 de déchets FA VL qui devraient être traités.
Il n’existe pas aujourd’hui de zone de stockage dédiée à ce type de déchets et des études sont en cours. Il faut cependant être réaliste et au regard du coût de mise en œuvre d’un tel centre de stockage, il est peu probable qu’il voit le jour dans des délais courts. On estime qu’il faudrait enfouir ces déchets entre 15 et 200 mètres de profondeur, dans un socle géologique très stable et loin de toute nappe phréatique.
Pendant ce temps, les déchets sont pour la plupart stockés sur leurs lieux de production (déchets d’extraction de l’Uranium et du Zirconium) ou sur des sites de regroupements
« temporaires » pour les objets industriels radioactifs.
Déchets radifères et graphite
Les déchets de faible activité à vie longue englobent plusieurs types de déchets. Les déchets radifères sont liès à l'utilisation du radium dans les années 1920 et aux industries extrayant de minerais des terres rares. Les déchets graphite quant à eux proviennent du démantélement des réacteurs de première génération graphite‐gaz aujourd'hui arrêtés.
S'ajoutent à cet inventaire des déchets divers comme des sources radioactives usagées, des objets anciens contenant du radium.
Un entreposage en silos
Les « chemises graphite » entouraient les éléments combustibles des réacteurs de l’ancienne filière française des réacteurs Uranium Naturel Graphite Gaz (UNGG), arrêtés depuis plusieurs années. Elles sont entreposées (à droite) à l’intérieur d’un silo et d’une casemate. On aperçoit (à gauche) un de ces silos, le silo 115, contenant 3 cuves ventilées en acier de 400 m3 , où se trouve entreposée la production de 1966 à 1974
Déchets de faible activité à vie longue (FA‐VL) par l’Andra
Les déchets FA‐VL existant à fin 2007
7,2 % du volume total des déchets radioactifs français
< 0,009 % de la radioactivité totale des déchets radioactifs français
Au 31 décembre 2007, il existe 82 536 m3 de déchets FA‐VL. L’Inventaire national prévoit un stock de 114 592 m3 de déchets FA‐VL en 2020 et de 151 876 m3 en 2030.
Déchets radifères entreposés en fûts sur
leur site de production Déchets graphites entreposés aux Bugey Dans l’attente de la création d’un centre de stockage adapté, les déchets FA‐VL déjà produits sont entreposés sur leurs sites de production ou sur des sites ayant accueilli des activités utilisant historiquement la radioactivité.
Dans le cadre de l’article 4 de la loi de programme du 28 juin 2006, l’Andra étudie un concept de centre de stockage à faible profondeur, entre 15 et 200 m, pour ces déchets. Les études sont menées en vue de la mise en service du centre à l’horizon 2019, sous réserve de son autorisation par le Gouvernement.
Animation suggérant le traitement définitif des déchets de Faible Activité à Vie Longue (FA‐VL)
Ils sont aussi appelés « déchets alpha » en raison du rayonnement qu’ils émettent.
Ils présentent une activité moyenne, mais qui peut durer des dizaines de milliers d’années.
Ces déchets représentent en volume un peu plus de 9% des déchets radioactifs dangereux et 3,6% si on prend en compte la totalité des déchets (y compris les déchets de faible et très faible activité).
Il s’agit de structures métalliques très fortement activées par le fait qu'elles se trouve à l'intérieur du cœur du réacteur ou à son voisinage direct, donc dans un flux neutronique très intense lors du fonctionnement. Les exemples types de ces déchets sont des résines d’épuration, concentras, filtres, mais aussi les tubes en zirconium, dans lesquels se trouve le combustible des centrales lorsqu'il est en réacteur, et les pieds et tête des éléments combustibles des centrales, réalisés typiquement en acier inoxydable.
Ils proviennent principalement des usines de retraitement (boues, gaines de combustibles).
Ces déchets sont traités en vue d’une réduction de leur volume, conditionnés dans des fûts de métal ou de béton et entreposés à La Hague. Les sites temporaires se trouvent pour la plupart sur les lieux de production ou de traitement des combustibles comme La Hague, Marcoule ou Cadarache.
Une des options envisagées pour leur stockage final est de les enterrer en profondeur.
4.4 La gestion des déchets de moyenne activité à vie longue (MA‐VL ou type B)
Evolution d’un colis de moyenne activité
L’activité des déchets MA‐VL se situe en général entre un million et un milliard de Bq par gramme. L’évolution au cours du temps de l’activité d’un colis de déchets MA‐VL, tel qu’un conteneur de « déchets de structure » compactés issus du traitement des combustibles usés, a la même allure générale que pour les déchets vitrifiés mais le niveau d’activité initiale est évidemment moindre. La puissance thermique moyenne est initialement d’une vingtaine de watts par colis, et décroît d’un facteur 10 en cent ans.
Le volume total de ces déchets dans la situation finale de conditionnement (emballage définitif compris) est de l'ordre de 4 500 m³/an (75 cm³/an/habitant) ; la masse, calculée avec une densité estimée de 2,5, est de 1 800 tonnes/an (30 g/an/habitant).
Bien que des efforts soient faits et faisables, il semble exclu qu'on puisse diviser par plus de trois à cinq ces quantités.
Dans le cas de la France, l'acide nitrique utilisé à l'usine de La Hague dissout le combustible et la majorité des PF après passage des éléments combustible dans la cisaille de tête de l'usine (qui n'est rien d'autre qu'un gros «hache paille»). Le zirconium des « coques » — morceaux des tubes de zirconium cisaillés, dont l'allure typique est celle d'un macaroni mal coupé — et l'acier inoxydable des embouts se trouvent ainsi séparés des PF et des atomes non fissionnés restant.
Actuellement, les coques sont mises en vrac dans des fûts et les embouts sont assez massifs, de sorte que le volume des coques et embouts est certainement du même ordre de grandeur, voire légèrement inférieur (un facteur 1,7 semble un maximum), que le volume des éléments combustibles avant cisaillage. Compte tenu de l'emballage, le volume total du déchet conditionné est sans doute légèrement supérieur au volume de l'assemblage combustible avant retraitement.
À plus long terme, on peut imaginer compacter par pressage, voire fusionner le zirconium, de façon à gagner fortement en volume. La question posée par le zirconium est compliquée par le fait que le zirconium 93, produit en faible quantité par activation des gaines mais également un peu par fission, est un produit radioactif à très longue durée de vie (1,53 million d'années).
Gestion des déchets de moyenne activité à vie longue (MA‐VL ou type B)
Les déchets MA‐VL existant à fin 2007
3,6 % du volume total des déchets radioactifs français
4,98 % de la radioactivité totale des déchets radioactifs français
Au 31 décembre 2007, il existe 41 757 m3 de déchets MA‐VL. L’Inventaire national prévoit un stock de 46 979 m3 de déchets MA‐VL en 2020 et de 51 009 m3 en 2030.
Dans le cadre de l’article 3 de la loi de programme du 28 juin 2006, l’Andra étudie, comme pour les déchets HA, un concept de stockage à environ 500 mètres de profondeur pour ces déchets. Les études doivent être menées en vue de la mise en service du centre de stockage à l’horizon 2025 en Meuse/Haute‐Marne, sous réserve de son autorisation par le Gouvernement, après un débat public.
Dans l’attente de la mise en service du centre de stockage profond, les colis MA‐VL sont entreposés sur leurs sites de production, pour l’essentiel sur les sites de La Hague (AREVA), de Marcoule (CEA) et de Cadarache (CEA).
Afin de réduire leur volume, une part importante des déchets MA‐VL solides est compactée sous forme de galettes qui sont ensuite introduites dans des colis en béton ou en métal. Pour faciliter les opérations de manutention, de transport, d’entreposage et de stockage, ces colis de déchets sont regroupés par lots de quatre dans des conteneurs de stockage en béton.
Alvéole de stockage de déchets B
Le schéma résume l’architecture et la conception du stockage des déchets B de moyenne activité. En bas à droite, les colis primaires sont placés dans un surconteneur (disposal package) en béton.
En bas à gauche, la forme cubique des conteneurs permet de les empiler dans de longues alvéoles (disposal cells en anglais) qui ne seraient scellées qu’au moment de la fermeture du site. Dans un module, les alvéoles s’enfoncent parallèlement dans la roche et sont desservis par une galerie d’accès.
Stockage des déchets de type B : video
Ces déchets sont aussi appelés « déchets vitrifiés » parce qu’on les coule dans du verre.
Ce sont des déchets à très haute activité. Pendant quelques centaines d’années, ils émettent
Ce sont des déchets à très haute activité. Pendant quelques centaines d’années, ils émettent