Déchets radioactifs

deux produits de fission à longue durée de vie, Tc-99 (demi-vie 220 000 ans) et I-129 (demi-vie 15,7 millions d’années), qui dominent la radioactivité du combustible usé après quelques milliers d’années. Les éléments transuraniques les plus gênants dans le combustible usé sont le Np-237 (demi-vie de deux millions d’années) et le Pu-239 (demi-vie de 24 000 ans)., Les déchets nucléaires nécessitent un traitement et une gestion sophistiqués pour les isoler de toute interaction avec la biosphère. Cela nécessite généralement un traitement, suivi d’une stratégie de gestion à long terme impliquant le stockage, l’élimination ou la transformation des déchets en une forme non toxique. Les gouvernements du monde entier envisagent une gamme d’options de gestion et d’élimination des déchets, bien que les progrès vers des solutions de gestion des déchets à long terme aient été limités.,

dans la seconde moitié du 20ème siècle, plusieurs méthodes d’élimination des déchets radioactifs ont été étudiées par les nations nucléaires, à savoir :

• « stockage hors sol à Long terme », non mis en œuvre.,
• « élimination dans l’espace extra—atmosphérique » (par exemple, à l’intérieur du Soleil), non mise en œuvre-car elle serait actuellement trop coûteuse.
• « élimination des forages profonds », non mise en œuvre.
• « fusion des roches », non mise en œuvre.
• « élimination dans les zones de subduction », non mise en œuvre.
• immersion en mer, par L’URSS, le Royaume-Uni, la Suisse, les États-Unis, La Belgique, la France, Les Pays-Bas, le Japon, La Suède, La Russie, L’Allemagne, l’Italie et la Corée du Sud (1954-93). Cela n’est plus permis par les accords internationaux.,
• « immersion sous-marine », non mise en œuvre, non autorisée par les accords internationaux.
• « élimination dans les calottes glaciaires », rejetée dans le Traité sur l’Antarctique
• « injection directe », par L’URSS et les États-Unis.
• transmutation nucléaire, utilisant des lasers pour provoquer la désintégration bêta pour convertir les atomes instables en ceux ayant des demi-vies plus courtes.

aux États-Unis, la Politique de gestion des déchets a complètement échoué avec la fin des travaux sur le dépôt incomplet de Yucca Mountain. À l’heure actuelle, il existe 70 sites de centrales nucléaires où le combustible usé est stocké., Une Commission du ruban bleu a été nommée par le président Obama pour examiner les options futures pour ce gaspillage et les déchets futurs. Un dépôt géologique profond semble être privilégié. Gérard Mourou, lauréat du prix Nobel de physique 2018, a proposé d’utiliser l’amplification D’impulsions Chirpées pour générer des impulsions laser de haute énergie et de faible durée afin de transmuter un matériau hautement radioactif (contenu dans une cible) afin de réduire considérablement sa demi-vie, de milliers d’années à quelques minutes seulement.,

traitement Initialmodifier

Vitrifiquemodifier

le stockage à Long terme des déchets radioactifs nécessite la stabilisation des déchets sous une forme qui ne réagira ni ne se dégradera pendant une période prolongée périodes. Il est théorisé qu’une façon de le faire pourrait être par vitrification. Actuellement à Sellafield, les déchets de haute activité (raffinate PUREX first cycle) sont mélangés avec du sucre puis calcinés. La Calcination consiste à faire passer les déchets à travers un tube rotatif chauffé., Les objectifs de la calcination sont d’évaporer l’eau des déchets et de nitrater les produits de fission pour aider à la stabilité du verre produit.

la « calcine » générée est introduite en continu dans un four chauffé par induction avec du verre fragmenté. Le verre résultant est une nouvelle substance dans laquelle les déchets sont liés dans la matrice de verre quand il se solidifie. En tant que produit fondu, ce produit est versé dans des récipients cylindriques en acier inoxydable (« cylindres ») dans un processus par lots. Une fois refroidi, le fluide se solidifie (« vitrifie ») dans le verre., Après avoir été formé, le verre est très résistant à l’eau.

Après avoir rempli un cylindre, un joint est soudé sur la culasse. Le cylindre est ensuite lavé. Après avoir été inspecté pour la contamination externe, le cylindre en acier est stocké, généralement dans un dépôt souterrain. Sous cette forme, les déchets devraient être immobilisés pendant des milliers d’années.

le verre à l’intérieur d’un cylindre est généralement une substance noire brillante. Tout ce travail (au Royaume-Uni) est effectué à l’aide de systèmes à cellules chaudes., Le sucre est ajouté pour contrôler la chimie du ruthénium et pour arrêter la formation du ruo4 Volatil contenant des isotopes radioactifs du ruthénium. En Occident, le verre est normalement un verre borosilicaté (similaire au Pyrex), alors que dans l’ex-Union Soviétique, il est normal d’utiliser un verre phosphaté. La quantité de produits de fission dans le verre doit être limitée car certains (palladium, les autres métaux du groupe Pt et tellure) ont tendance à former des phases métalliques qui se séparent du verre. La vitrification en vrac utilise des électrodes pour faire fondre le sol et les déchets, qui sont ensuite enfouis sous terre., En Allemagne, une usine de vitrification est en service; elle traite les déchets d’une petite usine de retraitement de démonstration qui a depuis été fermée.

Phosphate Céramiquemodifier

la Vitrification n’est pas le seul moyen de stabiliser les déchets sous une forme qui ne réagira pas ou ne se dégradera pas pendant de longues périodes. L’immobilisation par incorporation directe dans un hôte en céramique cristalline à base de phosphate est également utilisée. La chimie diversifiée des céramiques phosphatées dans diverses conditions démontre un matériau polyvalent qui peut résister à la dégradation chimique, thermique et radioactive au fil du temps., Les propriétés des phosphates, en particulier des phosphates céramiques, de stabilité sur une large plage de pH, de faible porosité et de minimisation des déchets secondaires ouvrent la voie à de nouvelles techniques d’immobilisation des déchets.

échange D’Ionsmodifier

Il est courant que les déchets moyennement actifs de l’industrie nucléaire soient traités par échange d’ions ou par d’autres moyens pour concentrer la radioactivité dans un petit volume. La masse beaucoup moins radioactive (après traitement) est souvent déchargée. Par exemple, il est possible d’utiliser un floc d’hydroxyde ferrique pour éliminer les métaux radioactifs des mélanges aqueux., Une fois les radio-isotopes absorbés sur l’hydroxyde ferrique, les boues résultantes peuvent être placées dans un tambour métallique avant d’être mélangées avec du ciment pour former une forme de déchets solides. Afin d’obtenir de meilleures performances à long terme (stabilité mécanique) de telles formes, elles peuvent être fabriquées à partir d’un mélange de cendres volantes ou de scories de haut fourneau et de ciment Portland, au lieu de béton normal (fabriqué avec du ciment Portland, du gravier et du sable).,

SynrocEdit

Le Synroc Australien (roche synthétique) est un moyen plus sophistiqué d’immobiliser de tels déchets, et ce processus pourrait éventuellement être utilisé commercialement pour les déchets civils (il est actuellement développé pour les déchets militaires américains). Synroc a été inventé par le professeur Ted Ringwood (géochimiste) à L’Université nationale australienne. Le Synroc contient des minéraux de type pyrochlore et cryptomélane. La forme originale de Synroc (Synroc C) a été conçue pour les déchets liquides de haute activité (raffinate PUREX) provenant d’un réacteur à eau légère., Les principaux minéraux de ce Synroc sont la hollandite (BaAl2Ti6O16), la zirconolite (CaZrTi2O7) et la pérovskite (CaTiO3). La zirconolite et la pérovskite sont des hôtes pour les actinides. Le strontium et le baryum seront fixés dans la pérovskite. Le césium sera fixé dans la hollandite.

gestion à Long termemodifier

le délai en question pour traiter les déchets radioactifs varie de 10 000 à 1 000 000 ans, selon des études basées sur l’effet des doses de rayonnement estimées. Les chercheurs suggèrent que les prévisions de préjudice pour la santé pour ces périodes devraient être examinées de manière critique., Les études pratiques ne prennent en compte que jusqu’à 100 ans en ce qui concerne la planification efficace et les évaluations des coûts. Le comportement à long terme des déchets radioactifs reste un sujet de recherche en cours dans le domaine de la géoforecasting.

élimination hors solmodifier

le stockage en fût sec consiste généralement à prélever les déchets d’une piscine de combustible usé et à les sceller (avec un gaz inerte) dans un cylindre en acier, qui est placé dans un cylindre en béton qui agit comme un bouclier anti-rayonnement. C’est une méthode relativement peu coûteuse qui peut être effectuée dans une installation centrale ou adjacente au réacteur source., Les déchets peuvent être facilement récupérés pour le retraitement.

Géologique disposalEdit

le processus de sélection des dépôts finaux profonds appropriés pour les déchets de haute activité et le combustible usé est en cours dans plusieurs pays et le premier devrait être mis en service après 2010., Le concept de base consiste à localiser une grande formation géologique stable et à utiliser la technologie minière pour creuser un tunnel, ou des tunneliers à gros alésage (similaires à ceux utilisés pour forer le Tunnel sous la Manche de L’Angleterre à la France) pour forer un puits de 500 mètres (1 600 pieds) à 1 000 mètres (3 300 pieds) sous la surface où des pièces ou des voûtes peuvent être creusées pour l’élimination des déchets hautement radioactifs. Le but est d’isoler définitivement les déchets nucléaires de l’environnement humain., Beaucoup de gens restent mal à l’aise avec la cessation immédiate de l’intendance de ce système d’élimination, ce qui suggère que la gestion et la surveillance perpétuelles seraient plus prudentes.

étant donné que certaines espèces radioactives ont des demi-vies supérieures à un million d’années, même les très faibles taux de fuite des conteneurs et de migration des radionucléides doivent être pris en compte. De plus, il peut nécessiter plus d’une demi-vie jusqu’à ce que certaines matières nucléaires perdent suffisamment de radioactivité pour cesser d’être mortelles pour les êtres vivants., Un examen en 1983 du programme Suédois d’élimination des déchets radioactifs par L’Académie nationale des Sciences a révélé que l’estimation du pays de plusieurs centaines de milliers d’années—peut—être jusqu’à un million d’années-était nécessaire pour l’isolation des déchets « pleinement justifiée. »

l’élimination des déchets radioactifs au fond de l’océan a été suggérée par la conclusion que les eaux profondes de l’Océan Atlantique Nord ne présentent pas d’échange avec les eaux peu profondes pendant environ 140 ans, d’après les données sur la teneur en oxygène enregistrées sur une période de 25 ans., Ils comprennent l’enfouissement sous une plaine abyssale stable, l’enfouissement dans une zone de subduction qui transporterait lentement les déchets vers le bas dans le manteau de la Terre, et l’enfouissement sous une île naturelle ou artificielle éloignée. Bien que toutes ces approches aient du Mérite et faciliteraient une solution internationale au problème de l & apos; élimination des déchets radioactifs, elles nécessiteraient une modification du droit de la mer.

Article 1 (Définitions), 7.,, du protocole de 1996 à la Convention sur la prévention de la Pollution Marine par L’immersion de déchets et D’autres matières, (la Convention de Londres sur l’immersion) stipule:

«  »mer » désigne toutes les eaux marines autres que les eaux intérieures des États, ainsi que les fonds marins et leur Sous-sol; il n’inclut pas les dépôts sous-marins accessibles uniquement depuis la terre. »

la méthode d’élimination des déchets par subduction terrestre proposée élimine les déchets nucléaires dans une zone de subduction accessible depuis la terre et n’est donc pas interdite par un accord international., Cette méthode a été décrite comme le moyen le plus viable d’éliminer les déchets radioactifs et comme l’état de l’art en 2001 dans la technologie d’élimination des déchets nucléaires.Une autre approche appelée Remix & Return mélangerait les déchets de haute activité avec les résidus des mines et des usines d’uranium jusqu’au niveau de radioactivité d’origine du minerai d’uranium, puis les remplacerait dans les mines d’uranium inactives., Cette approche a le mérite de fournir des emplois aux mineurs qui feraient double emploi en tant que personnel d’élimination, et de faciliter un cycle du berceau à la tombe pour les matières radioactives, mais serait inappropriée pour le combustible usé des réacteurs en l’absence de retraitement, en raison de la présence d’éléments radioactifs hautement toxiques tels que le plutonium.

l’élimination en profondeur des déchets radioactifs de haute activité provenant de réacteurs nucléaires dans des forages extrêmement profonds. L’élimination des forages profonds vise à placer les déchets jusqu’à 5 kilomètres (3.,1 mi) sous la surface de la Terre et repose principalement sur l’immense barrière géologique naturelle pour confiner les déchets en toute sécurité et en permanence afin qu’ils ne constituent jamais une menace pour l’environnement. La croûte terrestre contient 120 billions de tonnes de thorium et 40 billions de tonnes d’uranium (principalement à des concentrations relativement infimes de parties par million chacune additionnant la masse de 3 × 1019 tonnes de la croûte), entre autres radioisotopes naturels., Étant donné que la fraction de nucléides en décomposition par unité de temps est inversement proportionnelle à la demi-vie d’un isotope, la radioactivité relative de la moindre quantité de radioisotopes produits par l’homme (des milliers de tonnes au lieu de milliers de milliards de tonnes) diminuerait une fois que les isotopes ayant des demi-vies beaucoup plus courtes que la

en janvier 2013, le Conseil du comté de Cumbria a rejeté les propositions du gouvernement central britannique visant à commencer les travaux sur un dépotoir de stockage souterrain de déchets nucléaires près du Parc National du Lake District., « Pour toute communauté d’accueil, il y aura un ensemble d’avantages communautaires substantiels et d’une valeur de centaines de millions de livres », a déclaré Ed Davey, Secrétaire à l’énergie, mais néanmoins, l’organe élu local a voté 7-3 contre la poursuite des recherches, après avoir entendu des preuves de géologues indépendants selon lesquelles  » les strates fracturées du comté, »

l’élimination horizontale des trous de forage décrit les propositions visant à forer sur un kilomètre verticalement et deux kilomètres horizontalement dans la croûte terrestre, dans le but d’éliminer les déchets de haute activité tels que le combustible nucléaire usé, le césium 137 ou le Strontium 90. Après la mise en place et la période de récupération, les trous de forage seraient remblayés et scellés. Une série de tests de la technologie ont été effectués en novembre 2018, puis de nouveau publiquement en janvier 2019 par une société privée basée aux États-Unis., L’essai a démontré la mise en place d’une cartouche d’essai dans un trou de forage horizontal et la récupération de la même cartouche. Aucun déchet de haute activité n’a été utilisé dans cet essai.

Transmutationmodifier

Il y a eu des propositions pour des réacteurs qui consomment des déchets nucléaires et les transmuent à d’autres déchets nucléaires moins nocifs ou à durée de vie plus courte. En particulier, le réacteur rapide intégral était un réacteur nucléaire proposé avec un cycle de combustible nucléaire qui ne produisait aucun déchet transuranique et, en fait, pouvait consommer des déchets transuraniques., Il a procédé jusqu’à des tests à grande échelle, mais a ensuite été annulé par le gouvernement américain. Une autre approche, considérée comme plus sûre mais nécessitant plus de développement, consiste à consacrer des réacteurs sous-critiques à la transmutation des éléments transuraniques restants.

Le Pu-239 est un isotope présent dans les déchets nucléaires et préoccupant en termes de prolifération. L’important stock de plutonium est le résultat de sa production à l’intérieur de réacteurs alimentés à l’uranium et du retraitement du plutonium de qualité militaire au cours du programme d’armement., Une option pour se débarrasser de ce plutonium est de l’utiliser comme combustible dans un réacteur à eau légère traditionnel (LWR). Plusieurs types de combustibles présentant des rendements de destruction du plutonium différents sont à l’étude.

la Transmutation a été interdite aux États-Unis en avril 1977 par le président Carter en raison du danger de prolifération du plutonium, mais le Président Reagan a annulé l’interdiction en 1981. En raison des pertes et des risques économiques, la construction d’usines de retraitement n’a pas repris pendant cette période. En raison de la forte demande énergétique, les travaux sur la méthode se sont poursuivis dans l’UE., Cela a abouti à un réacteur de recherche nucléaire pratique appelé Myrrha dans lequel la transmutation est possible. En outre, un nouveau programme de recherche appelé ACTINET a été lancé dans l’UE pour rendre possible la transmutation à grande échelle industrielle. Selon le Partenariat mondial pour l’énergie nucléaire (GNEP) du Président Bush de 2007, les États-Unis encouragent maintenant activement la recherche sur les technologies de transmutation nécessaires pour réduire considérablement le problème du traitement des déchets nucléaires.,

Il y a aussi eu des études théoriques impliquant l’utilisation de réacteurs de fusion comme des « brûleurs d’actinides » où un plasma de réacteur de fusion comme dans un tokamak, pourrait être « dopé » avec une petite quantité des atomes transuraniques « mineurs » qui seraient transmutés (c’est-à-dire fissionnés dans le cas de l’actinide) en éléments plus légers lors de leur bombardement successif par les neutrons de très haute énergie produits par la fusion du deutérium et du tritium dans le réacteur., Une étude du MIT a révélé que seuls 2 ou 3 réacteurs à fusion avec des paramètres similaires à ceux du réacteur expérimental thermonucléaire International (Reactor) pouvaient transmuter la totalité de la production annuelle d’actinides mineurs de tous les réacteurs à eau légère actuellement en service dans le parc Américain tout en générant simultanément environ 1 gigawatt de puissance de chaque réacteur.

réutilisationmodifier

Une autre option consiste à trouver des applications pour les isotopes dans les déchets nucléaires afin de les réutiliser., Déjà, le césium 137, le strontium 90 et quelques autres isotopes sont extraits pour certaines applications industrielles telles que l’irradiation alimentaire et les générateurs thermoélectriques à radioisotopes. Bien que la réutilisation n’élimine pas la nécessité de gérer les radio-isotopes, elle peut réduire la quantité de déchets produits.,

la méthode de Production D’hydrocarbures assistée par le nucléaire, demande de brevet canadien 2 659 302, est une méthode de stockage temporaire ou permanent de déchets nucléaires comprenant le placement de déchets dans un ou plusieurs dépôts ou forages construits dans une formation pétrolière non conventionnelle. Le flux thermique des déchets fractionne la formation et modifie les propriétés chimiques et/ou physiques du matériau hydrocarboné à l’intérieur de la formation souterraine pour permettre l’élimination du matériau modifié., Un mélange d’hydrocarbures, d’hydrogène et/ou d’autres fluides de formation est produit à partir de la formation. La radioactivité des déchets radioactifs de haute activité offre une résistance à la prolifération du plutonium placé à la périphérie du dépôt ou dans la partie la plus profonde d’un forage.

Les réacteurs Breeder peuvent fonctionner sur des éléments U-238 et transuraniques, qui constituent la majorité de la radioactivité du combustible usé sur une période de 1 000 à 100 000 ans.

space disposalEdit

Space disposal est attrayant car il élimine les déchets nucléaires de la planète., Il présente des inconvénients importants, tels que le risque de défaillance catastrophique d’un lanceur, qui pourrait propager des matières radioactives dans l’atmosphère et dans le monde entier. Un nombre élevé de lancements serait nécessaire car aucune fusée individuelle ne serait en mesure de transporter une grande partie du matériel par rapport à la quantité totale qui doit être éliminée. Cela rend la proposition peu pratique économiquement et augmente le risque d’au moins un ou plusieurs échecs de lancement., Pour compliquer davantage les choses, il faudrait établir des accords internationaux sur la réglementation d’un tel programme. Les coûts et la fiabilité insuffisante des systèmes de lancement de fusées modernes pour l’élimination de l’espace ont été l’un des motifs d’intérêt pour les systèmes de lancement spatial non-fusée tels que les pilotes de masse, les ascenseurs spatiaux et d’autres propositions.,

plans de gestion Nationauxmodifier

La Suède et la Finlande sont les plus avancées dans l’engagement beaucoup d’autres retraitent le combustible usé ou passent un contrat avec la France ou la Grande-Bretagne pour le faire, en récupérant le plutonium et les déchets de haute activité qui en résultent. « Un arriéré croissant de plutonium provenant du retraitement se développe dans de nombreux pays…, Il est douteux que le retraitement ait un sens économique dans l’environnement actuel de l’uranium bon marché. »

dans de nombreux pays européens (par exemple, la Grande-Bretagne, la Finlande, Les Pays-Bas, La Suède et la Suisse), la limite de risque ou de dose pour un membre du public exposé aux rayonnements provenant d’une future installation de déchets nucléaires de haute activité est considérablement plus stricte que celle suggérée par la Commission Internationale de radioprotection ou proposée, Les limites européennes sont souvent plus strictes que la norme suggérée en 1990 par la Commission Internationale de radioprotection d’un facteur 20, et plus strictes d’un facteur dix que la norme proposée par L’Environmental Protection Agency (EPA) des États-Unis pour le dépôt de déchets nucléaires de Yucca Mountain pendant les 10 000 premières années après la fermeture.

la norme proposée par L’EPA des États-Unis pour plus de 10 000 ans est 250 fois plus permissive que la limite européenne. L’EPA des États-Unis a proposé une limite légale d’un maximum de 3.,5 millisieverts (350 millirem) chaque année aux individus locaux après 10 000 ans, ce qui représenterait jusqu’à plusieurs pour cent de l’exposition actuellement reçue par certaines populations dans les régions naturelles les plus élevées de la terre, bien que le Département AMÉRICAIN de l’énergie (DOE) ait prédit que la dose reçue serait bien inférieure à cette limite. Sur une période de milliers D’années, après que les radioisotopes à courte demi-vie les plus actifs se soient désintégrés, enterrant les États-Unis., les déchets nucléaires augmenteraient la radioactivité dans les 2000 premiers pieds de roche et de sol aux États-Unis (10 millions de km2) d’environ 1 partie sur 10 millions par rapport à la quantité cumulée de radioisotopes naturels dans un tel volume, mais les environs du site auraient une concentration bien plus élevée de radioisotopes artificiels sous terre qu’une telle moyenne.,

Mongoliedit

Après que de sérieuses oppositions eurent surgi au sujet des plans et des négociations entre la Mongolie avec le Japon et les États-Unis d’Amérique pour construire des installations de traitement des déchets nucléaires en Mongolie, La Mongolie a arrêté toutes les négociations en septembre 2011. Ces négociations avaient commencé après que le Secrétaire adjoint à l’énergie des États-Unis, Daniel Poneman, se soit rendu en Mongolie en septembre 2010. Des pourparlers ont eu lieu à Washington entre des représentants du Japon, des États-Unis et de la Mongolie en février 2011., Après cela, les Émirats Arabes Unis (eau), qui souhaitaient acheter du combustible nucléaire à la Mongolie, se sont joints aux négociations. Les pourparlers ont été tenus secrets et, bien que le Mainichi Daily News en ait fait état en mai, la Mongolie a officiellement nié l’existence de ces négociations. Cependant, alarmés par ces nouvelles, les citoyens Mongols ont protesté contre les plans et ont demandé au gouvernement de les retirer et de divulguer des informations., Le Président Mongol Tsakhiagiin Elbegdorj a émis un ordre présidentiel le 13 septembre interdisant toute négociation avec des gouvernements étrangers ou des organisations internationales sur les plans de stockage des déchets nucléaires en Mongolie. Le gouvernement Mongol a accusé le journal de diffuser de fausses affirmations dans le monde entier. Après l’ordre présidentiel, le président Mongol a renvoyé l’individu qui était censé être impliqué dans ces conversations.,

dépotoir Illegalemodifier

Les autorités italiennes enquêtent sur un clan mafieux de la ‘Ndrangheta accusé de trafic et de déversement illégal de déchets nucléaires. Selon un lanceur d’alerte, un directeur de L’Agence Nationale de recherche énergétique italienne Enea a payé le clan pour se débarrasser de 600 barils de déchets toxiques et radioactifs en provenance d’Italie, de Suisse, de France, d’Allemagne et des États-Unis, avec La Somalie comme destination, où les déchets ont été enterrés après avoir acheté des politiciens locaux., D’anciens employés d’Enea sont soupçonnés d’avoir payé les criminels pour qu’ils leur enlèvent des déchets dans les années 1980 et 1990. les expéditions vers La Somalie se sont poursuivies dans les années 1990, tandis que le clan ‘Ndrangheta a également fait exploser des cargaisons de déchets, y compris des déchets radioactifs d’hôpitaux, les envoyant au fond de la mer au large de la côte calabraise. Selon le groupe environnemental Legambiente, d’anciens membres de la ‘ Ndrangheta ont déclaré avoir été payés pour couler des navires contenant des matières radioactives au cours des 20 dernières années.