Déchets radioactifs pour nos héritiers
Actuellement, une grande partie de l'énergie électrique est obtenue par l'énergie nucléaire. Dans certains états occidentaux, la France, la Finlande, la Suède, la Suisse... plus de 50% de l'électricité provient de centrales nucléaires. En outre, certains des États mentionnés n'ont aucune tradition militaire.
Comme la plupart des choses, l'énergie nucléaire a ses avantages et ses inconvénients, mais dans ce travail, on ne discutera pas de la nécessité d'utiliser ou de rejeter l'énergie nucléaire, on parlera des déchets radioactifs qui sont générés dans les réactions nucléaires de fission, en particulier dans les centrales nucléaires actuelles. Il est clair, sans doute, que, tant du point de vue des centrales nucléaires que des centrales nucléaires, le problème des déchets nucléaires est grave. Non seulement par les déchets nucléaires qui peuvent être générés, mais parce que ceux générés jusqu'ici sont déjà devenus un problème. Le problème des déchets nucléaires sera analysé ici.
Le résidu radioactif, ou nucléaire, est une matière constituée d'atomes instables qui deviennent des atomes stables en émettant un rayonnement ionisant (rayonnement alpha, bêta ou gamma) sans utilisation pratique. Les déchets nucléaires sont subdivisés, mais la classification publique change. La figure suivante est celle utilisée aux États-Unis:
- Déchets actifs (HLW, High Level Waste). Parmi ces déchets se trouvent les produits de fission provenant de réactions nucléaires de fission. Ceux-ci se trouvent dans des éléments chimiques situés entre 1-65 et 81-96 et dans certains cas dans les isotopes de chaque élément chimique. Les produits de ces réactions de fission sont plus de 200. Une fois épuisé, la nourriture est amenée à être transformée à partir de plusieurs centrales, comme celle française de La Hague, pour obtenir du plutonium et de l'uranium enrichi, de façon à pouvoir être réutilisée dans des centrales nucléaires et/ou des explosifs nucléaires. Dans le retraitement, les résidus de fission sont mélangés avec des résidus de toxicité chimique élevée, qui sont également des résidus de ce type. En dehors des centrales nucléaires commerciales, sans oublier la France et le Royaume-Uni, en particulier aux États-Unis et l'ex-Union soviétique, pendant des années l'industrie des armes nucléaires a généré de nombreux déchets de grande activité.
- Déchets transuraniques (TRU, TRansUranic waste). Cette section des déchets est utilisée uniquement aux États-Unis. Au Royaume-Uni, pour sa part, une catégorie de moyenne activité est définie pour considérer ces déchets, bien que ce nom ne soit pas très approprié dans certains États qui définissent des choses différentes par ce nom. Le nombre atomique des déchets de cette catégorie doit être supérieur à 92 et l'activité par gramme de résidu doit dépasser 100 nanocuries. Ces déchets sont généralement alpha-émetteurs et peuvent avoir une vie très longue, dans certains cas des millions d'années. Beaucoup de ces déchets sont générés dans le traitement et le retraitement du plutonium pour les armes nucléaires et de l'uranium enrichi.
- Déchets à faible activité (LLW, Low Level Waste). Ce type de déchets est constitué des résidus de radio-isotopes utilisés en médecine nucléaire, laboratoires de recherche, industries diverses (poubelles, sidérurgiques...). Certains produits utilisés dans les centrales nucléaires (filtres, équipements contaminés, vêtements, etc.) sont également inclus. ). La plupart des déchets sont de faible activité et sont généralement constitués d'isotopes radioactifs de courte durée. En d'autres termes, les déchets qui ne peuvent pas être classés dans les sections précédentes sont des déchets à faible activité. Ces déchets sont les plus abondants et ce n'est qu'aux États-Unis que l'on prévoit qu'en 2030 ce type de déchets atteindra 5 millions de m3. Ces déchets sont placés dans des dépôts superficiels, ou proches de la surface, bien que dans certains endroits, ils sont concentrés dans d'anciennes mines. En Espagne, en France et au Japon, il existe modérément de nouveaux dépôts superficiels de ce type, dont la construction et les protections sont plus sophistiquées que celles enterrées il y a des années en France, au Royaume-Uni, en Union soviétique et aux États-Unis. Alors qu'en Tchéquie et en Allemagne ce type de déchets est localisé dans les anciennes mines, en Suède et en Finlande des constructions spéciales ont été réalisées pour l'emplacement de ces déchets.
Une fois les entrepôts remplis, ils sont fermés et maintenus sous contrôle jusqu'à ce que la radioactivité soit détruite, soit entre 200 et 300 ans. Bien que le débat sur ces déchets ne soit pas minimal, le problème est beaucoup moins que celui des autres déchets. En fait, ce qui est fait avec ces déchets a un large consensus dans la communauté scientifique. En outre, le risque de ces déchets est beaucoup plus faible que les deux autres.
Le problème des autres types de déchets mentionnés, en particulier les déchets à haute activité, est plus grave. La question est Que faire avec les déchets radioactifs à haute activité? Aujourd'hui, la plupart de ces déchets sont déposés dans des réservoirs situés à côté de chaque centrale nucléaire. Ces déchets, en se désintégrant et/ou en s'enfonçant, libèrent beaucoup d'énergie et deviennent en grande partie chaleur. De cette façon, l'emplacement des réservoirs produit un refroidissement des cuves et, en outre, l'eau des réservoirs agit comme une protection biologique par rapport aux rayonnements que traverse la cuve, en particulier le rayonnement gamma. Ces cuves sont de conception spéciale et les résidus qui s'y trouvent doivent être bien classés et mesurés pour que les résidus accumulés soient loin de la masse critique. Cependant, dans certains états, comme les États-Unis et la Belgique, les cuves se trouvent également dans des endroits secs, sans entrer dans des réservoirs (la température superficielle des cuves au sol peut atteindre 160ºC). En général, ces résidus à haute activité doivent être isolés pendant un temps très long, jusqu'à ce que le nombre de noyaux non stables soit négligeable, c'est-à-dire jusqu'à ce que la plupart des résidus soient stabilisés. Sinon, atteindre les humains peut causer de grands dommages. Cette période d'isolement peut être de centaines de milliers d'années, en raison de la longue durée de vie moyenne de nombreux produits de fission qui se produisent dans les réactions de fission.
Le terme isolement est très bien compris, mais l'isolement millénaire se fait dans une certaine mesure incompréhensible, car pour cela il faut parler en paramètres temporels à mesure de l'existence humaine. En outre, il est connu que les trésors des pyramides égyptiennes, bien qu'ils soient si bien gardés, ne sont pas restés trop longtemps dans cette situation. En outre, qui sait ce que les civilisations actuelles passeront dans des délais beaucoup plus courts... N'est-il pas possible de raccourcir cette longue période d'isolement ? N'est-il pas possible que ces noyaux instables de demi-vie émettant de la radioactivité deviennent des noyaux stables ou de courte durée ?
La réaction ou la succession des réactions décrites dans les questions précédentes est connue comme transmutation et, au cours des dernières décennies, on a travaillé intensément à la recherche de méthodes de haute performance pour la distribution et la transmutation de noyaux de longue durée. Les bases scientifiques sont très connues, par exemple 99Tc, un produit de fission à longue durée de vie avec un neutre qui sera prédit jusqu'à devenir un isotope 100Tc et qui, en fait, par la désintégration bêta, devient un élément Ru de plus grande masse, par la prédation de deux neutrons plus à 102 Ru stable. Cependant, dans les transmutations des noyaux de longue durée en général interviennent plusieurs processus et arriver à un noyau stable n'a pas à être une tâche facile.
Les problèmes de transmutation sont à la fois techniques et économiques. Du point de vue technique, il est actuellement possible de transmuter à haute performance les noyaux de longue durée. Cependant, de nombreux radionucléides apparaissent mélangés à de faibles concentrations et avec d'autres éléments chimiques et isotopes radioactifs. Des processus de distribution très complexes sont nécessaires pour distribuer les radio-isotopes ou groupes individuels et réduire leur concentration par transmutation à des niveaux acceptables. Cela est très difficile pour les matériaux retraités. Du point de vue économique, les transmutations commerciales nécessiteraient de grandes infrastructures de distribution et de réacteurs. Les réacteurs peuvent être à la fois critiques et subcritiques, guidés par des accélérateurs. En supposant que les produits fiscaux et transuraniques pourraient être facilement séparés, seul un petit pourcentage annuel pourrait être transmuté efficacement.
Par conséquent, le processus de transmutation des déchets de longue durée prendrait plusieurs décennies et plusieurs générations de réacteurs seraient nécessaires. Si la distribution était simple, les choses seraient ainsi, et on sait qu'un des plus grands obstacles de tout ce processus est dans la distribution. Directeur de la gestion des déchets radioactifs des États-Unis, Crowley affirme que « des décennies sont encore nécessaires pour savoir si les volumes de déchets existants, et ceux qui seront produits à l'avenir, peuvent faire l'objet d'une transmutation pratique à des coûts acceptables. Aujourd'hui, cela est impossible et le techniquement avancé pour la gestion des déchets et la seule méthode économiquement combattable est d'isoler les déchets en couches géologiques profondes définitives."
Dès 1957, les scientifiques ont réalisé que dans des structures géologiques stables de fond, il était souhaitable de conserver les résidus de longue durée isolés pour toujours. Et c'est la procédure actuellement proposée comme solution. Les contraires à cette procédure affirment que cette solution est bon marché et qu'elle a été prise en compte pour garder les déchets loin de la place et de la pensée. Les partisans, quant à eux, considèrent que cette solution est une conséquence logique de la diminution du temps de la radioactivité, car avec le temps la toxicité radioactive des déchets diminue.
Les partisans de cette solution ont donc étudié de profondes structures géologiques avec une stabilité de centaines de milliers d'années. Cependant, il n'existe pas encore d'entrepôt de ce type en fonctionnement et les États avec des programmes plus avancés, la Suède et les États-Unis ne prévoient pas que dans les dix prochaines années les résidus de haute activité commencent à se placer dans ce type de sites. La majorité des États ne prévoit pas cette solution jusqu'au milieu du siècle prochain.
Cela signifie que tous les déchets à haute activité sont situés dans des emplacements provisoires. L'emplacement provisoire est un concept important, car avant d'isoler les déchets dans des structures géologiques de fond, des entrepôts provisoires sont nécessaires pour refroidir les déchets pendant des décennies, réduisant considérablement l'activité des noyaux de courte durée. Certains pourraient dire que les entrepôts définitifs ne sont pas préparés, car dans la plupart des États il n'y a pas encore de résidus suffisants de ce type pour leur emplacement définitif (sauf aux États-Unis, où se trouvent le quart de toutes les centrales nucléaires du monde). Cependant, ce n'est pas la seule raison pour laquelle les déchets restent dans les lieux provisoires, d'autres sont d'une grande importance: a) le développement et la bienveillance de la technologie pour son emplacement définitif s'est produit plus lentement que ce que l'on pensait — même dans la communauté scientifique et technique —, b) la sélection et la caractérisation du site est devenue plus complexe que prévu (la loi américaine exige que le risque après 10.000 ans soit bien calibré). Au cours des dernières années, un rapport sur la gestion des déchets radioactifs a été élaboré au niveau international pour faire face à la réponse du public et, après plusieurs réunions d'experts, un rapport a été approuvé, afin que les États signent.
Bien que l'emplacement en profondeur des déchets a été proposé il ya plus de 40 ans, et par exemple les "National Academy of Sciences" des États-Unis. Ils considèrent que c'est la meilleure solution pour les déchets radioactifs, la communauté scientifique et technique a toujours existé une alternative contraire à cette solution, arguant qu'il n'est pas possible de trouver un dépôt sûr de fond définitif ou, au moins, douteux. Cependant, les opposants entre scientifiques et techniciens sont minoritaires, car l'emplacement en profondeur des déchets est la solution la plus acceptée.
Cette solution consiste à fermer définitivement l'entrepôt une fois rempli et éviter la possibilité de récupérer ses restes par enterrement. Selon les partisans de cette solution, s'il existe une solution claire pour les déchets à haute activité, ce qui doit être fait est de localiser les lieux appropriés et de réaliser des études et des caractérisations pour isoler les déchets correctement pendant des milliers d'années sans risques potentiels.
Ces dernières années, une autre idée qui s'est répandue est de garder la surface de la terre sous contrôle plutôt que d'enterrer les déchets pour toujours en profondeur. Pour beaucoup, cette proposition est très attrayante car : a) les problèmes politiques et sociologiques que génère l'emplacement du site sont retardés, c'est-à-dire laissés aux générations futures, b) la construction et l'entretien des entrepôts correspondant aux producteurs de déchets, à très haut coût, sont laissés pour l'avenir c) il n'y a pas de problèmes de sécurité à court terme, car il y a une technologie pour contrôler ce type de déchets et elle est démontrée sans doute. Selon cette proposition, la réponse au problème est retardée jusqu'à obtenir une "solution parfaite", qui est si elle existe. En outre, les chercheurs auront plus de temps et d'argent pour enquêter. Il est clair que si nous suivons cette voie, le contraire de la technologie nucléaire, sans aucun doute, peut affirmer que le problème des déchets de haute activité reste inrésolu. Ce débat, celui de terrasser les déchets ou de les garder sous contrôle en surface, a été mis en évidence lorsque l'année dernière a été étudiée la gestion des déchets radioactifs au Parlement français.
Les rivaux de garder les déchets sous contrôle en surface, d'un point de vue éthique, affirment que les générations actuelles sont celles qui utilisent l'avantage de l'énergie nucléaire, de sorte qu'elles doivent être responsables des dommages potentiels et non des générations à venir. Comme je l'ai mentionné ci-dessus, il est clair que si les déchets sont maintenus sur la surface, le problème n'est pas résolu, il est retardé. Mais, contrairement à cet argument éthique, plutôt que de laisser un entrepôt enterré et fermé, il vaut mieux laisser des options aux générations futures pour qu'elles décident, c'est-à-dire qu'il ne faut pas encore prendre de décisions irréversibles, comme en Suède. Récemment, les Pays-Bas ont écarté la possibilité d'entrepôts définitifs en profondeur dans leur législation. Dans les autres États, il existe également des pressions importantes pour prendre en compte la récupération des déchets, c'est-à-dire pour que le stockage en profondeur puisse être récupéré au lieu de se fermer lorsqu'il est plein. Parmi eux se trouvent la France, le Royaume-Uni, la Suède, la Suisse et le Canada. Dans ces États, on étudie si la récupération, le contrôle et la maintenance à long terme sont conformes à l'objectif de sécurité qui doit être atteint sans être disproportionné, car il y a un souci que l'isolement qui produit l'enfouissement en profondeur de l'entrepôt n'empêche pas sa récupération.
Cependant, même si la planification de l'emplacement définitif en profondeur des déchets à haute activité est l'un des plus développés aux États-Unis, cette planification est également très avancée dans certains États où les conditions légales et politiques sont très exigeantes, comme c'est le cas en Suède. Dans les années 70, le programme nucléaire suédois a été limité pour assurer une isolation sûre des déchets. Ainsi est né le projet KBS-3, dans lequel la Suède est aujourd'hui le leader de la gestion des déchets dans différents domaines. En 2008, la première phase de l'entrepôt peut être lancée et une cuve du jour sera remplie. Le poids de chaque baril sera de 25 tonnes, avec une quantité de déchets de haute activité de 2 tonnes. Oui, ces déchets devaient être refroidis pendant au moins 25 ans avant leur tonnage ailleurs provisoire. Dans le cas des Suédois, il n'est pas clair si après avoir rempli ce magasin sera fermé pour toujours.
Probablement deux réservoirs en profondeur à fermer sont en cours de construction aux États-Unis, l'un sur le mont Yucca1 pour isoler les déchets à haute activité et l'autre dans l'entrepôt WIPP2 pour isoler les déchets transuraniques. L'entrepôt de montagne Yucca est en construction dans l'état du Nevada, à 160 km de Las Vegas. L'entrepôt WIPP est situé au Nouveau-Mexique, près de la ville de Carlsband.
Bien qu'il n'ait pas encore été entièrement exécuté, la longueur des tunnels de la cellule du Mont Yucca sera de 250 km et 80.000 tonnes seront placées dans des cuves de déchets de haute activité. Une fois fermé, la chaleur maximale que produiront les déchets sera de 160 °C (50 ans après la fermeture) et la roche ambiante sera beaucoup plus sèche qu'elle ne l'est actuellement. Cependant, après des centaines de milliards d'années, la cuve détruira la corrosion et les déchets internes s'échapperont. L'objectif de la cellule de montagne Yucca est de maintenir les déchets complètement isolés pendant 10.000 ans, comme l'exige la législation américaine.
Selon vos calculs, du point de vue de la santé, le risque qui peut exister après cette période serait similaire à celui qui aurait un emplacement naturel d'uranium de la même taille. Les plus dangereux des plus de 200 noyaux à localiser sont ceux de longue durée, solubles dans l'eau et qui ne sont généralement pas absorbés dans les roches et le sol. Parmi les plus dangereux du mont Yucca se trouvent C-14, Chloro36, Cesio-135, Neptunio-237, Iodo-129, Kurio-245 et Teknezio-99. L'isolement et la sécurité de ces isotopes est très important. Les préoccupations quant à savoir si ces isotopes vont durer assez longtemps isolé viennent de différents endroits: 1) Que se passerait-il si dans 7.000 ans les gens creusaient la montagne? 2) En cas de tremblements de terre ou d'actions volcaniques? 3) Cependant, celui qui provoque le plus de panique est l'hydrologique. Le mont Yucca est un désert (15 cm de précipitations par an), et bien que la plupart de la pluie s'évapore rapidement, l'eau, bien que très peu, peut pénétrer à l'intérieur à travers les fissures du sol. Cela pourrait avancer dans la corrosion intrinsèque des cuves pendant des milliers d'années, et l'eau entraînerait les isotopes radioactifs dissous en eux environ 300 m en dessous et les éliminerait avec l'eau de celui-ci. C'est la possibilité la plus étudiée dans les deux entrepôts mentionnés ci-dessus. Cependant, en analysant les possibilités, les analyses scientifiques indiquent que dix mille ans après la fermeture du magasin le nombre de radio-isotopes qui pourraient échapper à cette eau peut être très petit, inférieur à celui que l'on peut trouver dans les différentes sources que nous consommons actuellement.
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