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La radioactivité du Mox



Un combustible usé qui met plus de temps à refroidir

Les combustibles à base de MOX sont beaucoup plus radioactifs que ceux à base d'uranium enrichi, aussi bien à l'état neuf qu'après leur irradiation en réacteur.

Dans le cas du combustible neuf, la radioactivité accrue est due à la présence des isotopes du plutonium dont les périodes s'échelonnent entre 14 ans et 370 000 ans, alors que celles de l'uranium-238 et de l'uranium-235 sont de 700 millions et 4.5 milliards d'années. La radioactivité varie en raison des périodes. Ceci explique que l'on puisse manipuler l'uranium pratiquement à mains nues alors que les pastilles de MOX contenant du plutonium sont un million de fois plus radioactives.

La fabrication, le conditionnement du MOX nécessitent en conséquence des mesures de protection strictes. Il en va de même pour les transports, les chargements et déchargements qui nécessitent des « châteaux » spécialisés. Des boîtes à gants suffisent pour la fabrication, les isotopes du plutonium émettant des rayons alpha peu pénétrants.

Un dégagement de chaleur accru
a comparaison de l'évolution au cours du temps du dégagement thermique des combustibles irradiés montre que le MOX dégage de 2 à 7 fois plus de chaleur que les combustibles classiques à base d'uranium (UOX). C'est ainsi qu'il faut atteindre environ 50 ans pour que le dégagement de chaleur atteigne celui du combustible à l'uranium au bout de 5 ans, délai requis par le retraitement. On remarquera la part accrue des isotopes du plutonium et d'actinides comme l'américium et le curium. (Source CNE).
IN2P3

Après un passage en réacteur, le MOX dégage plus de radioactivité et de chaleur que le combustible classique. La radioactivité provenant surtout du passage en réacteur, la différence est cependant moins marquée que pour les combustibles neufs. Ce dégagement de chaleur plus important pourrait expliquer pourquoi le réacteur N°3 a été plus endommagé que les autres lors de l'accident de Fukushima dû à un arrêt du refroidissement.

Les assemblages de MOX irradiés contiennent plus de deux fois plus d'actinides que les assemblages classiques. Les proportions des américium-241 et 242 sont notamment multipliées par 4 et celle du curium-244 par près de 10. Ces actinides à durée de vie relativement courte sont très radioactifs (la période du curium-244 n'est que 18 ans).

Au total, la radiotoxicité est multipliée de 5 à 7 fois par rapport aux combustibles à l'uranium. Pour atteindre le niveau d'activité des combustibles conventionnels au moment de leur retraitement, le MOX mettrait environ 50 ans au lieu de 5 à 8 ans.

Cette radioactivité, ces longs délais et la dégradation de la qualité du plutonium expliquent pourquoi les premiers assemblages irradiés de MOX sortis de réacteurs n'ont pas été retraités et qu'il n'est pas envisagé actuellement de le faire. Un multirecyclage en REP serait théoriquement possible, mais ce sont surtout des réacteurs à neutrons rapides ou hybrides qui sont capables de brûler le plutonium et les actinides. On étudie également d'autres assemblages et configurations de combustibles.