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Séparation : perspectives



Des perspectives encore lointaines

Séparation du Neptunium, du technétium et de l’iode
La séparation du neptunium (Np), le plus abondant mais le moins radioactif des actinides mineurs, serait relativement rapide à mettre en œuvre. Les études menées sur l’installation pilote ATALANTE ont montré, que moyennant des adaptations mineures du procédé PUREX mis en œuvre à la Hague pour extraire l’uranium et le plutonium, il serait possible de séparer cet actinide. Il serait également possible de séparer l’iode (I) et le technétium (Tc), dont les isotopes I-129 et Tc-99 sont des produits de fission à vie longue.
CEA

L'objectif principal de la séparation-transmutation est la réduction de la toxicité radioactive et de la chaleur dégagée par les déchets de haute activité (HAVL) destinés au stockage géologique. Cet effort de longue haleine n'a de sens que dans le cas du recours à l'énergie nucléaire sur une durée au moins séculaire. Dans cette perspective, de nombreuses études de haut niveau et des développements technologiques doivent encore être poursuivis en prenant en compte la complexité du traitement de ces matières hautement radioactives.

Les actinides mineurs ont été la principale cible des recherches effectuées sur la séparation qui vont des aspects fondamentaux aux applications. Des molécules et des procédés d’extraction ont été testés avec succès au laboratoire. L’étape suivante d’une mise en œuvre pré-industrielle est en cours. D'ores et déjà des acquis intéressants ont été obtenus pour les systèmes nucléaires du futur. La séparation groupée des actinides, qui relève d’une autre entreprise mais n’est pas encore établie, offre de nouvelles perspectives.

Dans son rapport final de janvier 2006, la Commission Nationale d’Evaluation (CNE) jugeait que la faisabilité technique de la séparation poussée était presque mais pas encore établie : « Les équipes d'Atalante qui travaillent sur cette démonstration ont bon espoir de la prouver. Certes, la Commission est confiante que ce sera pour bientôt mais il semble prématuré d'écrire qu'elle peut être envisagée au stade industriel alors que les essais nécessaires à la validation viennent juste de commencer début 2005. La séparation groupée des actinides, avancée comme une perspective nouvelle, ne s'inscrit pas en continuité des résultats acquis à ce jour. Il s'agit d'une autre entreprise ».

La faisabilité industrielle va au delà de la faisabilité technique. Un procédé comme celui de la séparation de l’américium et du curium doit passer une période suffisante d’essais dans des conditions réelles d’une usine pilote. Quelles sont les perspectives de mise en œuvre d’une telle séparation ? Faudra-t-il attendre le renouvellement en 2040 des installations de La Hague ?

Cette grande usine et la stratégie du « tout aux verres », propres à la France, ne constituent-elles pas un obstacle à la séparation et à la transmutation qui suit ? La séparation est coûteuse, et hormis des adaptations du procédé actuel pour extraire par exemple le neptunium, les industriels n’ont pas de raisons majeures de s’écarter d’une stratégie qui répond aux exigences d’aujourd’hui.

La séparation telle qu’elle est pratiquée à la Hague continuera d’évoluer et de s’améliorer comme elle l’a fait dans le passé. Mais de quelle séparation aura-t-on besoin ? 2040 est encore loin. La plupart des systèmes de quatrième génération qui succèderaient aux réacteurs actuels, envisagent une séparation à proximité immédiate du réacteur, bien différente de celle centralisée et pratiquée aujourd’hui dans une grande installation.

Pyrochimie
La pyrochimie consiste dans la mise en solution des éléments à séparer dans un bain à haute température de sels fondus. La récupération sélective des éléments d'intérêt se fait par des techniques de génie chimique : extraction par métaux fondus, électro-déposition et précipitation. Dans ce milieu liquide, les effets des radiations sont limités. Le dispositif est compact, mais ses performances sont encore inconnues. Les sels fondus sont fortement corrosifs et une mise en œuvre sera difficile.
CEA (Source B.Boullis)

A l'horizon 2040



A cette époque, quelle sera la part de l’option nucléaire ? Les énergies renouvelables (solaire, éolien) ne sauront probablement pas répondre à la demande en énergie, mais les réacteurs de génération IV pourraient être concurrencés par les réacteurs de fusion si les recherches entreprises avec le projet ITER aboutissent. La fusion génère peu de déchets, en particulier pas d’actinides. Si la part de la fusion devient importante, les efforts faits pour réduire la toxicité des actinides perdront de leur nécessité.

Selon la CNE, « les recherches sur la séparation et la transmutation doivent prendre en compte les exigences des ensembles industriels nucléaires du futur. Un déploiement industriel dépendra de nombreux facteurs tels que le contexte énergétique, l'importance de l'option nucléaire et, en fin de compte, de la pertinence et de la viabilité économique de la séparation-transmutation. »