Traitement du combustible nucléaire usé

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Le traitement du combustible nucléaire usé (anciennement retraitement des combustibles usés) est un procédé chimique de traitement de déchets radioactifs visant à séparer des éléments potentiellement réutilisables tels que l'uranium et le plutonium, mais également les « actinides mineurs », des produits de fission contenus dans le combustible nucléaire irradié.
Lors du traitement du combustible usé, la gaine des crayons combustibles est cisaillée puis traitée comme déchet radioactif de moyenne activité à vie longue tandis que les produits de fission et certains actinides forment les déchets de haute activité à vie longue.

Historiquement, la technique de traitement a été développée pour obtenir le plutonium nécessaire pour la fabrication des armes nucléaires. Elle a également été développée dans le cadre d'un programme non abouti de développement d'une filière Réacteurs à neutrons rapides.

Depuis la fin du XXe siècle, le traitement du combustible usé est utilisé par l'industrie nucléaire civile de certains pays afin de séparer puis de réutiliser le plutonium dans un mélange d'oxyde d'uranium et de plutonium (dit MOX) utilisable comme combustible dans un réacteur électrogène.
Dans certains pays, l'uranium de retraitement (URT) fait également l'objet d'un ré-enrichissement (URE) afin de fabriquer du combustible neuf.
Enfin, des programmes de recherche et des irradiations expérimentales sont menés pour développer le traitement des actinides mineurs.

Le traitement du combustible usé est l'une étapes du cycle du combustible nucléaire.

Les procédés chimiques de traitement[modifier | modifier le code]

  • le procédé PUREX
Article détaillé : PUREX.

Le procédé chimique PUREX (Plutonium and Uranium Refining by EXtraction) actuellement utilisé permet de séparer le plutonium et l'uranium indépendamment l'un de l'autre des actinides mineurs et des produits de fission par une méthode d'extraction liquide-liquide.

  • les autres procédés

D'autres procédés sont actuellement en cours de développement : des procédés en voie aqueuse (UREX, TRUEX, DIAMEX, SANEX, UNEX, THOREX, GANEX) ainsi que des procédés pyrométallurgiques.

Listes des sites mondiaux de traitement du combustible usé[modifier | modifier le code]

En 2007, une usine de traitement du plutonium militaire russe est en projet aux États-Unis. Le Brésil et l'Argentine ont aussi annoncé en 2008 un projet de retraitement d'uranium, dans le cadre d'un accord commun.

Capacité mondiale de traitement nucléaire civil[modifier | modifier le code]

Capacité mondiale de traitement du combustible usé[1]

  • combustible de réacteurs à eau légère
    • France, La Hague : 1 700 tonnes/an
    • Royaume-Uni, Sellafield (THORP) : 900 tonnes/an
    • Russie, Ozersk (Mayak) : 400 tonnes/an
    • Japon : 14 tonnes/an
    • Total (environ) : 3 000 tonnes/an
  • Autres combustibles nucléaires
    • Royaume-Uni, Sellafield : 1 500 tonnes/an
    • Inde : 275 tonnes/an
    • Total (environ) : 1 750 tonnes/an
  • Total des capacités : 4 750 tonnes/an

Risques de prolifération[modifier | modifier le code]

Le traitement du combustible nucléaire usé conduit à isoler le plutonium (et l'uranium) des autres actinides. Les États-Unis considère que ce procédé - intitulé séparation PUREX - comporte un risque de prolifération nucléaire.

Outre les risques de vol ou trafic de matière fissile, ou d'accident durant le transport des déchets à retraiter, le traitement lui-même comporte les risques liés à la manipulation de matériaux radioactifs et toxiques. Des accidents sont possibles.

Accidents majeurs[modifier | modifier le code]

Le 19 avril 2005, 83 000 litres de matière radioactive ont été découverts dans une enceinte en béton armé de l’usine de traitement Thorp de Sellafield, qui faisait suite à une rupture de canalisation non détectée durant plusieurs mois. 200 kg de plutonium en solution dans l'acide nitrique s'étaient écoulés le long d'une cuve et accumulés dans une lèchefrite, avec un risque d'accident de criticité. L'enquête a conclu que l'uranium et le plutonium s'étaient ainsi écoulés environ 9 mois au sol puis dans le puisard[2]. Un rapport de 28 pages a été publié et mis en ligne[3], concluant l'enquête demandée par l'autorité de sûreté britannique (HSE/ND[4]). L'entreprise, poursuivie pour non-respect de trois autorisations concernant respectivement la « sûreté, les mécanismes, appareils et circuits », les « instructions opératoires » et les « fuites et pertes de matériaux radioactifs ou de déchets radioactifs » a du payer 500 000 £ d'amendes plus environ 68 000 £ de frais de procédures. Environ 19 tonnes d’uranium et 160 kilogrammes de plutonium (sur 200 kg selon l'IRSN) dissous dans de l’acide nitrique ont été récupérés par pompage dans le puisard du réservoir hors de l’usine désormais fermée de Thorp. Selon l'IRSN, c'est un « excès de confiance dans la conception de l’usine » et « une culture de sûreté insuffisante » qui seraient à l’origine de ces défaillances. L'accident a été classé au « niveau 3 » sur l'échelle INES. L'usine jumelle de la Hague a modifié ses procédures pour éviter ce type d'accident.

Opposition au traitement[modifier | modifier le code]

Selon le réseau sortir du nucléaire, le traitement du combustible nucléaire usé engendre des Transport des déchets nucléaires supplémentaires qui dégagent énormément de radioactivité et de chaleur, ce qui comporte des risques d'accidents nucléaires et de contamination radioactive[5].

De plus, les matières radioactives issues du retraitement ne sont pas toutes réutilisées, et ont une valeur comptable zéro et une valeur marchande négative[6].

  • L'uranium de retraitement possède une composition isotopique complexe, avec en particulier la présence d'uranium 234, qui rend son enrichissement difficile. Actuellement les deux tiers de l'uranium de retraitement sont stockés et ne sont pas réutilisés.
  • L'utilisation du plutonium dans le combustible MOX n'est possible que dans certains réacteurs et présente des risques accrus. Le Mox usé ne peut pas être retraité à nouveau car le plutonium est alors trop dégradé. En 2013, le stock de plutonium français non utilisé s'élève à 57 tonnes.

En outre, le traitement du combustible nucléaire usé ne diminue pas la radioactivité des déchets nucléaires, mais augmente au contraire leur volume si l’on prend en compte les déchets technologiques des opérations[7].

Enfin, le traitement contamine de manière irréversible l'environnement de l'usine de traitement (ex : Usine de La Hague) en rejetant des effluents chimiques et radioactifs dans l’eau et l’environnement[8].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. OECD/NEA 2004 Nuclear Energy Data, Nuclear Eng. International handbook 2004
  2. Dossier IRSN, mis à jour le 4 octobre 2007 sur l'incident à l'usine THORP de traitement à Sellafield 2005
  3. http://www.hse.gov.uk/nuclear/thorpreport.pdf
  4. Health and Safety executive / Nuclear Directorate
  5. Nucléaire dans les Deux Rives - Un train de déchets nucléaires traversera votre ville..., Le Journal des Deux Rives, 11/10/2011
  6. Le plutonium, enjeu tabou de la transition énergétique - actu-environnement.com, 25 mars 2013
  7. http://nucleaire-nonmerci.net/dechetsradioactifs.html
  8. Un train de déchets nucléaires traverse la France dans le secret, reporterre.net le 11/10/2011

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]