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Bitumage des déchets nucléaires

Dossier - Traitement des déchets nucléaires : quel avenir ?
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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 solutions de produits de fission ne sont pas les seuls déchets à contenir des éléments radioactifs à vie longue. Aussi d'autres méthodes, plus simples à mettre en œuvre que la vitrification, moins coûteuses aussi et plus adaptées à la nature et aux quantités plus importantes de déchets sont employées, certaines depuis fort longtemps. Petite revue de paquetage !

Le bitumage

Du pétrole au service du nucléaire, il fallait y penser ! Et pourtant l'idée d'enrober des déchets avec du bitume n'a rien de révolutionnaire ; la technique n'est d'ailleurs pas récente. Depuis sa mise au point dans les années 60, l'industriel Cogéma a produit quelque 70 000 fûts de 220 litres de bitume chacun. Pour fixer les idées, la production de ce type de déchet pour 40 ans d'exploitation du parc actuel de centrales est estimée à 100 000 colis. Cela peut paraître beaucoup mais c'est une quantité à peine suffisante à celle nécessaire pour construire 10 kilomètres d'autoroute !

Le déchet type piégé dans cette matrice est un sel issu de la déshydratation de boues. Ces boues résultent des divers traitements liquides, opérés à différents stades du cycle du combustible et notamment lors de sa dissolution dans l'acide nitrique. Ces boues, et donc ces sels après déshydratation, contiennent des quantités significatives d'émetteurs de toute nature et en particulier d'éléments radioactifs à vie longue. Ce sont des déchets de moyenne activité à vie longue.

Sur le plan technique le bitumage est une opération assez simple. Elle consiste à mélanger à une température avoisinant les 150 °C, les boues et le bitume liquide. Le produit ainsi obtenu, une fois déshydraté, est coulé dans un conteur métallique puis refroidi jusqu'à l'obtention d'un solide. Le fort pouvoir agglomérant du bitume, son imperméabilité et son insensibilité à la plupart des composés chimiques en font une bonne matrice de confinement. Mais, toute médaille a son revers. Le bitume est une matrice d'enrobage et une fraction importante des sels piégés dans les pores ne demande qu'à se dissoudre. L'eau reviendra donc inéluctablement chercher les éléments confinés dans cette matrice. Il faudra donc que cela survienne quand la radioactivité aura suffisamment décru. Par ailleurs, les rayons émis par les désintégrations radioactives provoquent des dégâts sur le bitume qui ont pour conséquence la production d'hydrogène et donc le gonflement du matériau. Cela n'est pas catastrophique à condition que soient prises en compte dans la conception du colis les mesures pour que celui-ci garde son intégrité physique et que l'hydrogène relâché puisse être évacué. Enfin, lors de l'opération de bitumage des réactions chimiques exothermiques ont lieu, pouvant éventuellement induire un risque d'incendie. Tous ces risques sont connus et maîtrisés. Globalement, le bitume peut être considéré comme une bonne matrice pour confiner les sels radioactifs. Les modèles de comportement font état d'une durée de vie très importante notamment dans les conditions d'un stockage géologique. Les valeurs calculées sont de l'ordre de 10 000 ans pour l'intrusion de l'eau jusqu'au cœur du colis et de plusieurs millions d'années pour que tous les radioéléments quittent le colis. Un temps largement suffisant par rapport à la toxicité de ces déchets.