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Produits de fission à vie courte



La plupart des produits de fission disparaissent assez rapidement

La grande majorité des produits de fission radioactifs sont à vie courte ou moyenne. Pour la gestion des déchets radioactifs, on parle de vie courte quand la période d'un radioélément est inférieure à 30 ans. Une telle durée de vie semble bien longue, mais elle est effectivement courte par rapport à la période de certains produits de fission ou actinides qui se comptent en milliers d'années. Une période de 30 ans, comme celle du césium-137, apparait au contraire très longue quand il faut gérer les contaminations radioactives résultant d'un accident nucléaire. Le physicien, qui a souvent affaire à des noyaux radioactifs qui vivent moins d'une seconde, considére des périodes de quelques heures ou quelques jours comme excessivement longues.

Double cascade ...
Les produits retrouvés dans les combustibles usés des réacteurs ne sont plus les fragments frais d'une fission. Ici, un fragment lourd de 143 nucléons passe par 3 noyaux intermédiaires, dont la période va de 14 minutes à 33 jours, pour atteindre le néodyme-143, terminus stable de la chaine. Le fragment léger de 90 nucléons évolue rapidement au départ, mais la cascade reste en suspens avec le quatrième élément, le strontium-90 dont la période avoisine 30 ans. Il faudra environ 10 fois ce temps pour que la radioactivité du fragment disparaisse complètement. Le strontium-90 est l'un des principaux produits de fission à vie moyenne retrouvé dans les réacteurs.
IN2P3

Ces durées sont à comparer au temps de séjour du combustible dans les réacteurs, en principe 3 ans. Quand la période est très courte - par exemple quelques jours - une grande partie des noyaux radioactifs auront retrouvé la stabilité quand le combustible irradié sera sorti du cœur. Ne seront présents à un instant donné que les noyaux fraîchement produits. Par contre si la période est de l'ordre de quelques années, les noyaux radioactifs s'accumuleront car ils n'auront pas eu le temps de disparaître.

Des exemples de produits de fission à très courte vie sont le xénon-135 (de période 8 heures) et l'iode-131 (de période 8 jours). Le premier est un poison pour la bonne marche du réacteur s'il s'accumule en trop grande quantité. Le second a fait partie des produits de fission frais qui ont été relâchés lors de l'accident de Tchernobyl. Cet élément très mobile (il est volatil) et radioactif a constitué le principal danger immédiatement après l'accident. Dans le cas de Tchernobyl, on estime que 10% des produits de fission présents dans le réacteur se sont retrouvés dans l'atmosphère.

Chaleur dégagée par un conteneur de déchets vitrifiés
Les conteneurs des déchets vitrifiés de l’industrie nucléaire sont trop récents pour avoir eu le temps de vieillir. Ils dégagent encore une chaleur importante due principalement aux produits de fission qu’ils contiennent. A l’âge de 5 ans, les produits de fission à vie courte contribuent pour près de 90 % et les actinides mineurs (curium et américium) seulement pour 11 %. A 35 ans la chaleur dégagée est tombée de 2350 à 700 watts, deux produits de fission – le cesium-137 et le strontium-90 – dégagent à eux seuls 84 % de cette chaleur.
CNE

Les produits de fission à vie moyenne les plus gênants sont le césium-137 (30 ans de période) et le strontium-90 (28 ans de période). Ils représentent la source principale de contamination à moyen terme due à l'accident de Tchernobyl et aux essais antérieurs de bombes atomiques.

Les produits de fission sont responsables de pratiquement toute la radioactivité des combustibles irradiés sortis des réacteurs : 99,5 % de l'activité bêta et gamma, 97,6 % de l'activité alpha. Cette activité qui est très forte, s'élève à environ 2,5 millions de Curies (7x1016 becquerels) par tonne d'assemblage de combustible irradié.

C'est pour se protéger de cette radioactivité et la laisser décroître que l'on entrepose quelques années en piscine ces assemblages, d'abord à proximité du réacteur puis en cas de retraitement dans une piscine de l'usine. L'entreposage en piscine a aussi pour objet d'évacuer la chaleur dégagée.

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