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Entreposages combustibles usés



Entreposages en piscines, puis à sec

Grande piscine d'entreposage à la Hague
Les assemblages de combustible usé en provenance des réacteurs français sont entreposés durant au moins 5 ans dans des grandes piscines à l'usine de la Hague, en attendant d'être retraités. Actuellement, dans les piscines des usines de La Hague sont entreposées 7 500 tonnes de combustibles irradiés dont 7 000 appartiennent à EDF.
AREVA/ Taillat (Jean-Marie)

La gestion des combustibles usés passe d’abord dans tous les pays par un entreposage en piscine. Quelques mètres d’eau sont à même de protéger de l’extrême radioactivité des assemblages de combustibles quand ils sont déchargés du cœur du réacteur. Par ailleurs l’eau est résistante aux radiations. Elle est un excellent liquide de refroidissement à même d’encaisser le dégagement de chaleur, initialement très fort, des assemblages.

La sortie des assemblages du cœur se fait sous eau, de telle sorte qu’à aucun moment ils ne se retrouvent à l’air libre. Ils sont entreposé dans une piscine située à immédiate proximité du réacteur (elle sert également au chargement), dans des paniers en aciers borés. Les combustibles déchargés dégageant beaucoup de chaleur, les piscines réacteurs ont besoin d'un apport d'eau fraîche. Cet apport est important quand le combustible vient d'être déchargé, comme le montre l'accident qui a failli survenir à la piscine du réacteur N°4 de Fukushima.

Caractéristiques des piscines d’entreposage de combustibles usés
En France les combustibles usés sont entreposés sous eau d’abord auprès des réacteurs et ensuite dans des piscines de très grandes capacités à la Hague où ces assemblages sont centralisés. La table fournit quelques caractéristiques principales de ces entreposages, la durée de vie prévue des installations, la chaleur maximale dégagée, la température et l’activité maximale de l’eau. L’eau des piscines est filtrée pour piéger la radioactivité.
IN2P3 (Source RGN)

Cette précaution a pour objet d’éviter tout risque de criticité car, les assemblages ont beau être usés, le combustible contient encore davantage d’uranium-235 fissile (environ 1 %) que dans l’uranium naturel. L’adjonction de bore, un absorbeur de neutrons, a pour effet d’étouffer dans l’œuf les réactions en chaîne qui surviendraient.

La durée de ce premier entreposage et la suite des opérations dépendent de ce que l’on entend faire du combustible usé.

Dans un pays comme la France qui a choisi de le retraiter, la durée de cet entreposage varie de 1 an à 18 mois, le temps de laisser décroître suffisamment la radioactivité et la chaleur dégagée pour un transport vers l’usine de retraitement. Au Japon, les durées d'entreposage dans les piscines des réacteurs sont beaucoup plus longues, comme il est apparu lors de l'accident de Fukushima. L'apport d'eau de refroidissement fut interrompu. quelques jours. La piscine du réacteur N°4, dont le coeur venait d'être déchargé et qui était encombrée de décharges antérieures, a commencé à se vider.

Châteaux d’entreposage à sec aux Etats-Unis
Concept d’entreposage à sec de combustibles usés aux Etats-Unis à gauche et ensemble de châteaux d’entreposage à droite sur le site d’un réacteur. Les autorisations d’entreposage sont délivrées par la Nuclear Regulatory Commission, la NRC. Organisme fédéral, la NRC a pour tâche d’assurer la sûreté des installations, d’effectuer des inspections, et de contrôler le respect des règles de sûreté.
NRC

Les assemblages destinés à être retraités sont entreposés après leur transport dans de très grandes piscines à l’usine de la Hague. La durée minimum du refroidissement des combustibles dans ces piscines est de 5 années. Dans la pratique le séjour est actuellement en moyenne de 8 ans. Au bout de ce laps de temps, il sont traités pour récupérer l’uranium et le plutonium qu’ils contiennent, le résidu étant conditionné sous forme de déchets vitrifiés.

Les combustibles non retraités (350 tonnes annuelles sur 1200) sont également regroupés et entreposés dans ces piscines, l’intention affichée d’EDF étant de les retraiter un jour. En ce qui concerne le MOX dont le niveau de radioactivité est plus important et le retraitement peu économique, ils sont mis en réserve et entreposés.

Dans les pays qui ne retraitent pas leur combustible, les assemblages continuent dans un premier temps d’être entreposés en piscine. Aux Etats-Unis ils ne quittent pas le voisinage des 103 réacteurs qui les ont produits et se retrouvent dispersés sur le territoire national. Cet entreposage se perpétue depuis plusieurs dizaines d’années.

Certaines piscines sont pleines ou presque pleines. Dans l’intervalle, la chaleur dégagée a suffisamment décru (de 1220 watts à 470 watts par assemblage de combustible de 5 ans à 35 ans d'Âge) pour qu’un refroidissement par circulation d’air suffise. Les assemblages les plus anciens sont sortis des piscines pour être entreposés à sec à l’intérieur de châteaux dont les parois épaisses protègent des radiations.

La Suède qui ne possède que 12 réacteurs à choisi de regrouper ses combustibles dans un seul endroit et a construit une grande installation d’entreposage souterraine. Les combustibles suédois sont destinés à un stockage géologique.

La situation de l’Allemagne est intermédiaire. Jusqu’en 2005, elle retraitait ses combustibles usés à la Hague et devait entreposer les déchets vitrifiés qui lui étaient renvoyés. Depuis 2005, elle doit entreposer aussi ses combustibles usés non retraités.