Sciences

Vitrification des déchets nucléaires

Dossier - Traitement des déchets nucléaires : quel avenir ?
DossierClassé sous :physique , traitement déchet nucléaire , déchets nucléaire

-

Les déchets de l’industrie nucléaire sont spécifiques à bien des égards : leur toxicité diminue avec le temps, et leur diversité nécessite des méthodes de conditionnement adaptées aux volumes et à leur nocivité. Par chance, les plus dangereux sont aussi les moins nombreux. Comme dans toute filière en essor, des procédés éprouvés sont mis en œuvre à l’échelle industrielle – c’est le cas de la vitrification, de la cimentation, du compactage et du bitumage - tandis que des recherches sont menées pour améliorer les performances des procédés actuels, et avec des échéances plus lointaines, résoudre des difficultés nécessitant des sauts technologiques majeurs, comme dans le cas de la transmutation des actinides par exemple.

  
DossiersTraitement des déchets nucléaires : quel avenir ?
 

Les recherches, portant d'abord sur la solidification, ont été lancées à peine dix ans après la fin de la deuxième guère mondiale aux États-Unis, en Angleterre, au Canada et en France.

Elles ont très vite porté sur des matériaux permettant une fixation chimique, c'est-à-dire impliquant des liaisons chimiques à l'échelle atomique entre les radionucléides et la matrice, par opposition à un simple enrobage où le déchet massif serait simplement entouré un matériau bloquant, comme une bouteille par exemple peut contenir un liquide tant qu'elle reste fermée.

Produits de fission : quand je vous sais sous forme liquide je ne peux m’empêcher de penser à la menace que vous représentez. Sous forme solide, qui plus est dans un verre, vous voilà piégés et prêts pour une gestion durable. 

Tentant d'imiter la Nature, les chercheurs se sont d'abord orientés vers l'élaboration de minéraux synthétiques comme les micas et les feldspaths, connus à l'époque pour leur capacité à fixer certains types de radionucléides. Les résultats médiocres ont conduit à l'abandon de ces minéraux inaptes à accueillir dans leur structure la grande diversité d'éléments chimiques présents dans les solutions dites de fission. Lors de ces synthèses apparaissait généralement un résidu vitreux qui montrait une durabilité chimique souvent meilleure que celle du minéral. Cet indice déterminant fut exploité quelques années plus tard.

Expérimentation de vitrification au Pacific Northwest National Laboratory. La vitrification des déchets nucléaires est une méthode permettant de les neutraliser © Wikipedia

Entre-temps des tentatives avaient été faites pour synthétiser des roches, constituées par l'agencement de minéraux aux propriétés complémentaires. Nouvel échec, plus lié cette fois à la difficulté de maîtriser la technologie permettant de traiter des solutions de composition sans cesse variable.

Ce sont vraisemblablement les Canadiens qui lancèrent les études décisives en élaborant des verres alumino-silicatés par fusion de minéraux naturels imprégnés par les solutions de produits de fission. En France la décision de vitrifier les solutions de produits de fission fut prise en 1958. Une génération s'est écoulée entre les premiers éléments tangibles issus des laboratoires et le premier verre produit industriellement par l'Atelier de Vitrification de Marcoule. Un temps nécessaire pour adapter et optimiser les compositions en fonction de chaque type de déchet, démontrer la qualité du matériau et développer les procédés devant opérer en milieu fortement radioactif. Ce n'était pas un verre R7T7 ; onze ans encore s'écouleront avant de voir sortir le premier colis de La Hague.

La France n'est pas le seul pays à avoir développé la vitrification. La Belgique qui vitrifiait ses déchets jusqu'au début des années 90 a finalement préféré confier à la France cette opération. En revanche les États-Unis, le Japon, et la Russie poursuivent la production de verre et les développements innovants. En Inde, cette technologie démarre. En Angleterre, elle est sur le point d'être relancée. À ce jour, on dénombre pas moins de 25 000 colis de verre produits dans le monde (dont la moitié en France). La technologie tend actuellement à s'appliquer à d'autres types de déchets de faible et de moyenne activité. Cela tient d'une part à la très grande souplesse du verre qui permet d'accueillir au sein de sa structure la plupart des éléments radioactifs formés au cours du cycle du combustible, mais aussi à une technologie éprouvée et relativement peu coûteuse.