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Scénarios déchets : suite



Prospectives d'inventaires plutonium et actinides mineurs

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Les résultats obtenus avec ces scénarios sont le résultat de simulations poussées tenant compte du dernier état des connaissances. Dans le cadre des hypothèses à faire, on a cherché à minimiser l’impact industriel sur le cycle du combustible jusqu’à l’arrivée des SFR. On a aussi veillé à limiter les besoins d’entreposage (combustibles usés, actinides mineurs) et à stabiliser la capacité des installations de retraitement.

Scénario 1 : Stabilisation du plutonium avec son recyclage simple
Avec le premier scénario (recyclage du plutonium seul), on pourrait stabiliser vers 2100 l’inventaire – la quantité accumulée - de plutonium en faisant fonctionner le réacteur de façon à ce qu’il régénère seulement le plutonium qu’il consomme. Avec le second scénario qui recycle aussi les actinides mineurs, l’inventaire de plutonium n’est pas stabilisé. L’installation de couvertures autour du cœur du réacteur contenant, afin de les transmuter, des actinides mineurs a pour effet de générer un excès de plutonium et de rendre le réacteur « surgénérateur ».
CEA

Evolution des inventaires du plutonium



Le premier scénario, celui du recyclage du seul plutonium permettrait de stabiliser l’inventaire cumulé à 940 tonnes vers 2100, ainsi que les flux de matières entre les différentes étapes du cycle (fabrication, réacteurs, traitement, …). Cette stabilisation est due à ce que les SFR fonctionneraient en mode simplement régénérateur. Ils fabriqueraient autant de noyaux de plutonium par capture de neutrons dans l’uranium qu’ils n’en détruisent par fission pour produire de l’énergie. La stabilisation prend du temps, car le déploiement de ces réacteurs qui remplacent les EPR de troisième génération est étalé sur une longue période.

Avec la second scénario, on n’observerait pas de stabilisation de l’inventaire de plutonium, car les couvertures disposées autour du cœur pour brûler les actinides mineurs contiennent de l’uranium et de ce fait génèreraient un surplus de plutonium (fonctionnement en surgénérateur).

Scénario 1 : Sans recyclage, pas de stabilisation des actinides mineurs
Sans séparation des actinides mineurs suivie de leur transmutation, l’inventaire des actinides mineurs croit d’une manière à peu près constante. L’essentiel des actinides mineurs se retrouve avec les produits de fissions dans l’inventaire des déchets ultimes destinés au stockage géologique.
CEA

Evolution des inventaires des actinides mineurs



La situation s'inverse. Dans le premier scénario, la stabilisation du plutonium obtenue serait accompagnée par une croissance régulière des actinides mineurs dont l’inventaire atteindrait près de 400 tonnes en 2150 et qui se retrouveraient dans les déchets ultimes destinés au stockage.

Dans le second scénario, les actinides mineurs sont séparés puis transmutés dans les « couvertures » des réacteurs SFR. Il s’en détruirait alors autant qu’il en serait produit. Leur inventaire se stabiliserait au niveau d’une cinquantaine de tonnes, le niveau atteint au début de la séparation des actinides mineurs en 2038. Les colis de déchets ultimes alors ne comporteraient plus pratiquement que des produits de fission. Leur radiotoxicité serait plus faible et diminuerait plus vite que celle des déchets vitrifiés produits aujourd’hui ou des colis du premier scénario : elle serait divisée par environ 100 au bout de 1000 ans. Il en irait de même de la chaleur qu’ils dégagent, ce qui diminuerait le volume et le coût des installations de stockage.

L’inconvénient est que la transmutation s’effectuant dans les « couvertures » des SFR, la quantité de plutonium ne serait plus stabilisée. Mais si l’on avait recours à des réacteurs dédiés à la transmutation comme les ADS, on pourrait à la fois stabiliser le plutonium et détruire les actinides mineurs.

Scénario 2 : Stabilisation des actinides mineurs recyclés
Grâce à leur multirecyclage en réacteur à partir de 2038, l’inventaire des actinides mineurs (AM) allant aux déchets (en bleu) est stabilisé à la valeur de cet inventaire à cette date. Parallèlement, des actinides mineurs sont présents aux divers stades du cycle de combustible : stade de la fabrication, passage en réacteurs, entreposage de combustibles irradiés en cours de refroidissement, phase du retraitement. L’inventaire (quantité totale) de ces actinides mineurs présents dans le cycle se stabilise également.
CEA

Cette étude basée sur un type unique de réacteur de quatrième génération aboutit à des résultats intéressants, mais elle seulement indicative. Il faut envisager des scénarios plus complexes avec par exemple la mise en place d’unités dédiées à la destruction de déchets comme les ADS ou encore de réacteurs non générateurs de plutonium.

Enfin au terme de la période considérée (ici 2150), il faudra prendre en compte les inventaires existant alors, notamment dans l’hypothèse d’une "sortie du nucléaire" qui ne pourra être que progressive. Il faudra à ce moment réduire à la fois les inventaires du plutonium et des actinides mineurs avant leur envoi aux déchets ultimes.

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Source : Analyse comparative de différents scénarios de transmutation étudiés dans le cadre de la loi française sur la gestion des déchets nucléaires, par Christine Coquelet et al - Revue Générale Nucléaire, 2009, N°6,73