Gestion des déchets radioactifs en France

La loi française du 28 juin 2006 distingue les déchets radioactifs des matières radioactives valorisables : l'uranium appauvri, le combustible irradié, l'uranium dit "de traitement" (ou de retraitement), le plutonium, le combustible MOX usé, etc. Ne sont pas non plus reconnus comme déchets radioactifs les rejets d'effluents radioactifs liquides et gazeux - régis par des autorisations spécifiques - et les résidus miniers dont la gestion est encadrée par des normes de radioprotection du public relevant du droit minier.

En France, selon l'industrie nucléaire, la production de déchets radioactifs française est d'environ 1 kg par an et par habitant. Selon le Réseau Sortir du Nucléaire, il faudrait multiplier par 50,100 ou plus la quantité annoncée pour approcher de l'ordre de grandeur réel. Cette estimation s'appuie sur une autre définition du déchet radioactif, incluant des matières qui ne sont pas classées comme déchet au regard de la loi française : matières nucléaires "valorisables", rejets radioactifs liquides et gazeux et résidus des mines d'uranium.

Déchets de haute et moyenne activité à vie longue

Les déchets de haute activité sous forme chimique solide et stable (le plus souvent des oxydes) sont bloqués dans une matrice vitreuse. Ils dégagent de la chaleur et sont par conséquent entreposés dans des installations ventilées sur les sites de la Hague et de Marcoule. Le processus de séparation sélective, via le traitement à La Hague, puis de vitrification produit des colis de déchets d'un volume de l'ordre de 100 m³ par an dans le cas français, avec une réduction d'un facteur de 5 au moins comparé aux concepts à l'étude dans le cas du stockage direct des combustibles usés. La vitrification de déchets de haute activité produits depuis plus de 10 ans est encore à l'étude : 228 m³ de solutions molybdiques de produits de fission (La Hague), reliquat des solutions d'effluents HA contenus dans les cuves (Fontenay aux Roses), etc.

La France n'a pas encore défini de mode de gestion de long terme pour les déchets à haute activité ainsi qu'à vie longue. La loi Bataille du 30 décembre 1991 a organisé les recherches jusqu'en 2006 pour étudier trois axes de recherche :

• séparation chimique et transmutation,
• stockage en couche géologique profonde définitif ou réversible,
• entreposage de longue durée en surface ou subsurface.

Le stockage en couche géologique profonde est étudié par l'Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (Andra). La loi du 28 juin 2006 confirme ce rôle de l'Andra et lui demande d'étudier la mise en service industriel d'un stockage réversible en couche géologique en 2025.

Jusqu'en 2006, les deux autres axes de recherche ont été confiés par la loi Bataille au CEA. La loi du 28 juin 2006 transfère à l'Andra la responsabilité des études sur l'entreposage.

Déchets de faible et moyenne activité

Les déchets FMA sont destinés à être stockés en France sur un site de surface. Ils sont d'abord solidifiés pour éviter la dispersion de la radioactivité, puis enrobés de béton, de résine ou de bitume pour éviter toute possibilité de réaction chimique et bloquer le déchet dans son conteneur. Ils sont finalement positionnés dans des conteneurs métalliques ou en béton, de bonne résistance mécanique et manipulables sans dispositions spécifiques de radioprotection.

Les conteneurs sont stockés en surface dans deux sites de l'Andra, aménagés pour le stockage de ces déchets :

• le Centre de stockage de la Manche situé sur la commune de Beaumont-Hague, qui a accueilli les colis de déchets à partir de 1969, et est rempli depuis 1994. Il est actuellement en phase de surveillance ;
• le Centre de stockage de l'Aube situé sur la commune de Soulaines-Dhuys, qui accueille depuis 1992 les déchets français pour environ 40 ans. Sa capacité de stockage est d'un million de mètres cubes, les fûts étant écrasés pour diminuer les volumes. Il est actuellement en phase d'exploitation.

D'autres sites nucléaires français contiennent des déchets radioactifs de cette catégorie : Cadarache, Pierrelatte, etc.

Déchets de très faible activité

Dans le cas des installations nucléaires, les notions de déchets à très faible activité et de zonage déchets sont issues de l'arrêté interministériel du 31 décembre 1999. ^[1]

Les déchets TFA, essentiellement issus du démantèlement, sont compactés et conditionnés en big-bags ou en caissons métalliques. Ils sont rangés dans des alvéoles creusés dans l'argile, dont le fond est aménagé pour recueillir d'éventuelles eaux infiltrées pendant toute la durée du stockage.

Depuis octobre 2003, certains colis de déchets TFA sont stockés en surface dans le centre de stockage de Morvilliers.

D'autres sites nucléaires détiennent ces déchets, surtout les centrales arrêtées de Brennilis et Superphénix.

Déchets radifères et déchets graphites

Les déchets graphites sont principalement des déchets (non produits à l'heure présente) qui proviendront du démantèlement des premières centrales CEA et EDF (filière graphite gaz). Ces déchets sont peu actifs mais ont une durée de vie longue. Par ailleurs, les déchets radifères sont émetteurs de radon, ce qui implique des contraintes d'exploitation (ventilation surtout) au cours de leur traitement. L'étude du conditionnement des déchets radifères et graphites est en cours.

Il est envisagé de stocker ces déchets en subsurface (quelques mètres de profondeur sous le niveau naturel, implanté dans une formation argileuse de très faible perméabilité) ou en profondeur (ancien puits de mine par exemple).

En attendant, ces déchets sont entreposés sur place, surtout dans les réacteurs arrêtés de type Uranium Naturel Graphite Gaz de Chinon, Marcoule, Saint-Laurent et Bugey.

Production et gestion des déchets radioactifs en France

Producteurs et détenteurs de déchets radioactifs en France

La production de déchets radioactifs est majoritairement le fait de l'industrie électro-nucléaire, devant la recherche, l'armée et les industries non nucléaires : irradiation médicale, extraction minière, centrales à charbon, etc. Les déchets de haute activité à vie longue sont principalement produits par l'industrie électro-nucléaire.

En France : plus de 1000 sites sont répertoriés détenteurs de déchets radioactifs (incluant toutes les catégories décrites ci-avant). Ces déchets sont répartis sur les sites suivants :

• Les dépôts : centres de stockage Andra, entreposages de l'industrie nucléaire ou de l'armée ;
• les installations nucléaires en exploitation : centres d'études, centrales nucléaires, usines du cycle du combustible ;
• les installations nucléaires qui ne sont plus en activité ;
• les établissements de la Défense nationale : centres d'études, de production ou d'expérimentation de la force de dissuasion ;
• les établissements utilisant des radionucléides : domaines médical, industriel et recherche ;
• les établissements industriels manipulants ou ayant manipulé des matières radioactives.

Voir aussi Liste des sites de gestion des déchets radioactifs en France

Principe de gestion des déchets radioactifs en France

La France n'a pas encore défini de mode de gestion pour tous les déchets. La loi Bataille du 30 décembre 1991 organisait les recherches jusqu'en 2006, année durant laquelle une nouvelle loi (28 juin) affirme la complémentarité de l'entreposage et du stockage en couche géologique profonde.

En application du principe pollueur-payeur, la gestion des déchets est de la responsabilité du producteur. En application de la circulaire DGS/SD 7 D/DHOS/E 4 n° 2001-323 du 9 juillet 2001, les déchets radioactifs font l'objet d'une demande d'enlèvement à l'IRSN (Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire). Pour permettre leur prise en charge, les demandes des producteurs de déchets sont accompagnées d'une description détaillée des caractéristiques du déchet lui-même et de son conditionnement.

L'Andra (Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs) conçoit et exploite les filières de stockage adaptées à chaque catégorie de déchets radioactifs. Cela se traduit par la collecte, le conditionnement, le stockage et la surveillance des déchets. Depuis la loi du 28 juin 2006, l'Andra a aussi en charge l'entreposage de longue durée. La gestion des déchets et des matières radioactives fait l'objet d'un plan national revu tous les trois ans : le plan national de gestion des matières et déchets radioactifs (PNGMDR).

Aspects économiques de la gestion des déchets radioactifs en France

La Cour des comptes a rendu en janvier 2005 un rapport sur «le démantèlement des installations nucléaires et la gestion des déchets radioactifs». Ce rapport s'intéresse surtout au financement de la gestion des déchets radioactifs. Les conclusions sont nuancées entre les trois grands producteurs de déchets français. La Cour des Comptes indique que EDF ne dispose à la date de remise du rapport que d'un «embryon d'actifs dédiés comparé à la masse à financer». Les financements du CEA montrent des lacunes, tandis qu'Areva semble anticiper correctement les charges futures.

En France, les déchets TFA et FMA-VC sont pris en charge par l'Andra dans des centres de stockage de surface. Les coûts de construction, d'exploitation et de fermeture de ces centres sont évalués par l'Andra, puis rapportés à la quantité de déchets stockés. Ces coûts sont ré-évalués périodiquement. Pour les déchets de très faible activité stockés dans le centre de stockage de Morvilliers, le coût s'élève à 270 euros par tonne ^[2]. Selon la Cour des Comptes, ce tarif pourrait s'élever dans le cas de la prise en charge de déchets de nature plus complexe. Les déchets de faible et moyenne activité à vie courte sont pris en charge dans les centres de la Manche jusqu'en 1994 et de l'Aube depuis. Les coûts de stockage sont en 2002 de 2 529 euros par mètre cube Les charges fixes représentent environ 80 % du coût total.

Le financement de la gestion de ces déchets est réalisé par un paiement du producteur de déchets à l'Andra au moment de la livraison du colis. Cependant, en vertu du respect du principe pollueur-payeur, l'Andra ne devient pas propriétaire du déchet. Au terme du contrat pluri-annuel, la ré-évaluation du coût du stockage conduit à une révision du coût au colis et si nécessaire à des paiements complémentaires pour les colis déjà transférés.

Le financement de la gestion des déchets à vie longue est réalisé à travers la constitution de provisions dédiées au sein des comptes des producteurs de déchets. Ce mode de financement permet de respecter pleinement le principe pollueur-payeur, mais fait reposer la garantie du financement sur les producteurs de déchets. Jusqu'en 2006, la vérification de l'adéquation entre le montant et la nature des provisions et le coût du stockage est réalisée par la Cour des Comptes. À ce titre, en 2005 elle publie un rapport avec les conclusions suivantes :

• les sociétés du groupe Areva disposent d'un niveau d'actifs dédiés, qu'on peut estimer suffisant ;
• EDF, du fait de son endettement, ne dispose que d'un embryon d'actifs dédiés comparé à la masse à financer et tout repose sur sa capacité à disposer d'actifs suffisants ;
• au CEA, deux fonds spécifiques ont été créés : un fonds pour les installations civiles par affectation d'une partie des dividendes et du capital d'Areva et un fonds pour les installations défense : le premier devra être ajusté aux besoins, alors que le second est systématiquement en gestation.

La loi du 28 juin 2006 sur la gestion durable des matières et déchets radioactifs précise les modalités d'évaluation du coût du stockage, du montant des provisions à former par les producteurs de déchets mais aussi les moyens de contrôle. La réévaluation des provisions est réalisée tous les trois ans, avec une mise à jour annuelle si nécessaire. Le coût du stockage est évalué par l'Andra qui apporte une estimation au Ministre. La conversion de ce coût en provisions à passer au bilan des producteurs de déchets est réalisée par leurs commissaires aux comptes. Une Commission nationale d'évaluation du financement des charges de démantèlement des installations nucléaires de base et de gestion des combustibles usés et des déchets radioactifs est instituée par la loi du 28 juin 2006 avec la responsabilité d'assurer le contrôle des provisions des producteurs de déchets. La constitution du panel d'actifs dédié à la couverture des charges de démantèlement et de gestion des déchets radioactifs devra être réalisée dans un délai de 5 ans après la promulgation de la loi.

Déchets radioactifs produits par la production d'électricité d'origine nucléaire en France

Liminaire important : On ne parle dans la suite de ce paragraphe que des déchets nés de la production d'électricité à partir de la fission de l'uranium ; ils représentent grossièrement 90 % de la totalité des déchets radioactifs produits en France.

Pour s'en tenir au cas de la France (la situation change assez peu d'un pays à l'autre quand l'énergie nucléaire sert à produire de l'électricité) on distingue trois grands groupes de déchets générés par la production d'électricité d'origine nucléaire :

• Les déchets résultants directement du procédé de fission de l'atome proprement dit (dits aussi déchets de type C)  ;
• les déchets technologiques liés au procédé de fission de l'atome (dits aussi déchets de type B)  ;
• les autres déchets d'origine diverses (dits aussi déchets de type A).

Déchets résultants directement de la fission d'atomes fissiles

On nomme aussi ces déchets déchets de type C.

La réaction nucléaire de fission de l'atome d'uranium 235 en chaîne génère :

• d'une part, et essentiellement, les produits de fission (PF) qui forment à la fois la partie principale et la plus dangereuse des déchets du procédés ;
• d'autre part, et en quantité nettement moindre, un certain nombre de «gros atomes» non fissionnés (formés dans les réacteurs par capture de neutrons par les «gros atomes» qui s'y trouvent - les fissions «ratées» en quelque sorte) qu'on nomme les actinides mineurs (on les dits mineurs car
  • d'une part ils existent en quantité nettement moindre que l'uranium et le plutonium (les actinides majeurs)
  • d'autre part, on ne sait pas qu'en faire en l'état actuel des techniques).

En France, la quantité des déchets radioactifs «de procédé» - pour la production d'électricité - est la suivante :

• produits de fission (PF)  : quantité nette = 63 tonnes/an (1,0 g/an/habitant)  ;
• actinides mineurs (AMin)  : quantité nette = 1,85 tonne/an (0,035 g/an/habitant).

Un fois conditionnés dans du verre et emballés la masse nette produite est grossièrement cinq fois supérieure, soit :

• PF = 340 tonnes/an (5,5 g/an/habitant)  ;
• AMin = 9,3 tonnes/an (0,15 g/an/habitant).

Les volumes de PF et d'actinides varient entre 100 et 240 m³/an, selon les performances du procédé de vitrification et la taille des emballages, soit un maximum de 4 cm³/an/habitant.

Pour une même quantité d'énergie électrique produite, même si des progrès technologiques (augmentation du rendement thermodynamique des réacteurs ; transmutation des déchets en corps stables ; optimisation du conditionnement) sont possibles pour diminuer un peu les quantités ci-dessus, les quantités de déchets du procédé strictement dit ne peuvent être significativement réduites ; les quantités «conditionnées emballées» peuvent probablement l'être davantage mais probablement pas au-delà d'un facteur deux ou trois comparé aux quantités aujourd'hui produites.

Déchets «technologiques» directement liés au procédé de fission

Ces déchets, appelés aussi déchets de type B, sont le plus souvent assez fortement radioactifs.

Il s'agit d'une façon générale 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, par conséquent dans un flux neutronique trés intense lors du fonctionnement. Le volume total de ces déchets dans la situation finale de conditionnement (emballage définitif compris) est de l'ordre de 4500 m³/an (75 cm³/an/habitant)  ; la masse, calculée avec une densité estimée de 2,5, est de 1800 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.

Les exemples types de ces déchets sont 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.

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 sans doute 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 probablement 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 manière à gagner fortement en volume. La question posée par le zirconum 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).

Autres déchets technologiques divers liés à l'exploitation des centrales et usines

Ces déchets, appelés aussi déchets de type A, sont formés des produits chimiques, tenues de travail, outils, bétons ferrailles, etc. 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 nomme cela le «zonage déchet» sur les sites nucléaires).

En France, le volume est aujourd'hui de 15 000 m³/an (250 cm³/an/habitant), alors qu'il était du double il y a quelques années. La masse avoisine 56 400 tonnes/an, soit 940 g/an/habitant. Ces réductions de production ont été possibles à cause des gros efforts faits par EDF pour diminuer 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.

Les produits de fission (PF) et actinides mineurs (AMin) générés dans les réacteurs nucléaires

Quantités de produits de fission générés dans les réacteurs nucléaires électrogènes français (masses et volumes)

La quantité de PF produite par la totalité des 58 réacteurs électrogènes français est très voisine de 60 tonnes par an En effet :

• 1,06 gramme d'atomes lourds fissionnés (majoritairement de l'uranium 235) représente en gros 1 MWjour de chaleur produite
• soit pour 58 (tranches) x 1000 (MWélectrique en moyenne par tranche) * 3 (rendement = 0,33) * 340 (jours/an de fonctionnement) x 1,06 = 62 710 000 MWj soit par conséquent 62 710 000 grammes d'atomes lourds fissionnés, ce qui fait 63 tonnes de produits de fission par an (soit par conséquent une valeur voisine de 1 g/an/habitant).

Une fois conditionnés dans du verre et emballés en conteneur étanche en acier inoxydable en vue du stockage géologique, la masse totale produite est grossièrement cinq à six fois supérieure, soit 340 tonnes/an (5,5 g /an/habitant). Cette estimation est majorante et d'autres évaluations plus précises donnent plutôt 4,5 g/an/habitant, conditionnement et emballage compris. Toutefois, l'ordre de grandeur est correct.

Sur la base d'une densité moyenne de trois, le volume correspondant est de 120 m³/an, soit 0,002 dm³/an/habitant = 0,2 centilitre / an / habitant.

Durant sa vie (85 ans en moyenne) un habitant de la France produit énormément 0,2 litre de déchets radioactifs (PF + Actinides mineurs; l'équivalent d'une cannette de bière

Quantités d'actinides mineurs (AMin) produites dans les réacteurs nucléaires électrogènes français (masses et volumes)

Les actinides mineurs représentent grossièrement

• en masse environ 2,8 % de la totalité PF + AMin

• en nombre d'atomes formés environ 1,4% du total PF + AMin

Soit par conséquent quantité nette = 0,028 * 68 = 1,85 tonne/an = 0,031 g/an/habitant

Un fois conditionnés dans du verre et emballés, la masse totale produite est grossièrement 6à7 fois supérieure soit donc :

Actinides mineurs conditionnés en vue du stockage géologique = 12,1 tonnes / an = 0,2 g/an/habitant

Le volume produit est confondu avec celui correspondant aux PF évoqué ci-dessus

Volume des déchets

En France, le scénario privilégié en 2006 par EDF est le retraitement de la totalité des matières valorisables, à court terme sous la forme de MOX et d'URE (Uranium de REtraitement), à plus long terme dans des réacteurs nucléaires avancés soumis à R&D. Dans ce cadre, l'Andra produit l'inventaire des déchets à fin 2004.

Volume de déchets radioactifs à fin 2004 en m³ équivalent conditionné (France) ^[3]

Type de déchet	Volume
HA-VL	1 851
MA-VL	45 518
FA-VL	47 124
FMA-VC	793 726 (dont 695 048 stockés)
TFA	144 498 (dont 16 644 stockés)
Sans catégorie	589
Total	1 033 306 (dont 711 692 stockés)

En France, l'inventaire de l'Andra évalue ces stocks (à fin 2004).

Volume de matières radioactives valorisables à fin 2004 (France) ^[4]

Type de matière	Volume
Stock d'uranium appauvri issu des usines d'enrichissement	240 000 t
En-cours d'hexafluorure d'uranium dans les usines d'enrichissement	3 100 t
Combustible en utilisation dans les centrales EDF (tous types), en tonnes de métal lourd	4 955 t
Combustibles usés à l'oxyde d'uranium EDF en attente de traitement, en tonnes de métal lourd	10 700 t
Uranium de traitement enrichi (URE)	200 t
Mixtes Uranium - Plutonium (MOX)	700 t
Uranium de retraitement (part française EDF, AREVA, CEA)	18 000 t
Combustible du réacteur Superphénix (part française)	75 t
Combustible du réacteur EL4 de Brennilis (propriété CEA et EDF)	49 t
Plutonium non irradié, d'origine électronucléaire ou recherche (part française)	48,8 t
Combustibles de recherche du CEA civil	63 t
Combustibles de la Défense	35 t
Thorium (stocks du CEA et de RHODIA)	33 300 t
Matières en suspension (stock de RHODIA)	19 585 t

Les matières utilisées pour la fabrication des armes ou au titre de stocks stratégiques sont couvertes par le secret-défense. Elles ne sont par conséquent pas recensés dans l'inventaire français réalisé par l'Andra.

Références

Voir aussi

• Liste des sites de gestion des déchets radioactifs en France

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