Axe 1 : Séparation

[La séparation poussée, résultats obtenus, perspectives]

La séparation des matières radioactives présentes dans le combustible usé des réacteurs est déjà pratiquée à l’échelle industrielle à la Hague avec l’extraction de l'uranium et du plutonium. La "séparation poussée" précèderait la transmutation de déchets nucléaires ainsi séparés. Elle constitue le premier volet de l'axe 1 de la Loi Bataille puis de la loi de 2006, la transmutation constituant le second.

L’objectif est de réduire la toxicité des déchets de haute activité en retirant des matières très radioactives certains éléments à vie longue afin de les « transmuter » en isotopes stables ou à vie courte.

Les éléments radioactifs à extraire en priorité sont des noyaux plus lourds que l'uranium, les actinides mineurs : l'américium, le curium et à un moindre degré le neptunium. Ensuite on cherchera à séparer des produits de fission à vie longue, moins toxiques mais mobiles, comme l’iode-135, le technétium-99 et le césium-135. Pour les éléments qui ne se prêtent pas à la transmutation, il peut être intéressant de les conditionner à part.

Les recherches visent à mettre au point une gamme de procédés de séparation, dont il faut démontrer la faisabilité d’abord scientifique, puis technique et enfin industrielle. Le domaine est inexploré. Qui s’intéresseraient aux propriétés d’éléments aussi rares que les actinides mineurs s’ils ne faisaient partie des déchets radioactifs ! Il a fallu mettre sur pied des installations lourdes comme en France le laboratoire ATALANTE du CEA à Marcoule.

Dans ces installations spécialisées sont mises au point et choisies des molécules ayant des affinités pour les radioéléments à séparer. Ces molécules "extractantes" doivent être sélectives en ne sélectionnant que les espèces visées. Elles doivent aussi être résistantes à l’environnement des solutions très radioactives qui les contiennent, dont l'activité est de l’ordre de 5 terabecquerel par litre.

La séparation de produits très radioactifs relève de la "chimie chaude. C'est une opération difficile et coûteuse.

La transmutation des actinides mineurs (neptunium, américium, curium) est envisagée selon deux scénarios très différents, qui ont des implications sur les procédés de séparation associés.

Selon un premier scénario, les actinides mineurs seraient transmutés dans des réacteurs spécialisés pour cela. Dans ce cas, il faut continuer à séparer l’uranium et le plutonium comme aujourd’hui pour les diriger vers les réacteurs producteurs d’énergie et, parallèlement séparer de façon sélective les actinides mineurs retenus pour les incinérer dans ces réacteurs dédiés. C’est la séparation poussée poursuivie actuellement. Les équipes d'Atalante qui travaillent sur la séparation poussée à Marcoule ont bon espoir d’en prouver la faisabilité technique.

Dans le second scénario, le recours à de réacteurs à neutrons rapides permettrait de brûler efficacement les actinides mineurs mélangés aux combustibles classiques tout en produisant de l’énergie en quantité. Dans ce cas, il ne sert à rien de séparer les actinides mineurs de l’uranium et du plutonium puisqu’ils seront de nouveau mélangés dans le réacteur-brûleur. Ceci impose une refonte complète du procédé de séparation actuel, afin d’extraire en une seule fois si possible tous les actinides mineurs avec l’uranium et le plutonium. C’est ce que l’on appelle la séparation groupée. Des recherches ont été lancées dans cette perspective nouvelle.

Sujets voisins : Cadre législatif , Axe 1 : Transmutation, Axe 2 : stockage, Axe 3 : Entreposage, Axe 3 : Conditionnements