La classification des déchets radioactifs : entre intensité de l’activité et durée de vie - SFEN

La classification des déchets radioactifs : entre intensité de l’activité et durée de vie

Publié le 5 octobre 2020 - Mis à jour le 23 avril 2021
Démantèlement
Déchets
Synthèse

Les déchets radioactifs présentent des caractéristiques chimiques, physiques et radiologiques très différentes. Leur nature détermine la manière dont ils sont traités, conditionnés puis gérés. En pratique, les déchets radioactifs sont classés en 5 grandes catégories :

  • Très faible activité (TFA)
  • Faible et moyenne activité à vie courte (FMA-VC)
  • Faible activité à vie longue (FA-VL)
  • Moyenne activité à vie longue (MA-VL)
  • Haute activité (HA)

Les déchets radioactifs sont très divers. La plupart d’entre eux contiennent le même type de substances, chimiques ou radioactives, mais dans des quantités plus ou moins importantes. En fonction de leur composition, ils sont donc plus ou moins dangereux, pendant plus ou moins longtemps. Pour permettre une gestion la plus adaptée à leur nature et la plus sûre possible, les déchets sont classés en catégories présentant des caractéristiques similaires.

En France, cette classification repose notamment sur deux paramètres, qui donnent leur nom aux déchets :

  • leur niveau de radioactivité : en fonction de la quantité et de la nature des substances qu’ils contiennent, ces déchets sont très faiblement, faiblement, moyennement ou hautement radioactifs ;
  • leur durée de vie : qui dépend du temps pendant lequel les substances qu’ils contiennent resteront radioactives. Les déchets contiennent tous un mélange de substances à vie courte (période radioactive ≤ 31 ans) et à vie longue (période > 31 ans). Mais par simplification, les déchets contenant une majorité de substances à vie courte sont appelés déchets à vie courte, et inversement

Les déchets de très faible activité (TFA)  

La radioactivité des déchets de très faible activité (TFA) peut être proche de la radioactivité naturelle. Ces déchets TFA sont principalement constitués de gravats (bétons, plâtres, terres) et ferrailles (charpentes métalliques, tuyauteries) ayant été très faiblement contaminés, et provenant pour la majorité de la déconstruction d’installations nucléaires mais également d’industries classiques (chimie, métallurgie…) utilisant des matériaux naturellement radioactifs. La France a été le premier pays au monde à considérer l’ensemble de ces déchets comme des déchets radioactifs et à les stocker dans une installation spécifique, le Centre industriel de regroupement, d’entreposage et de stockage (Cires) dans l’Aube.

Leur répartition est la suivante :

  • 50 % de déchets industriels banals (ferrailles, plastiques),
  • 40 % de déchets inertes (bétons, briques, terre…),
  • 10 % de déchets spéciaux constitués de matières telles que des boues ou encore de cendres.

En raison de leur très faible radioactivité, ils sont généralement considérés comme des déchets non radioactifs par la plupart des pays. La France étudie la faisabilité de déclasser certains des déchets TFA.

Les déchets de faible et moyenne activité à vie courte (FMA-VC)

Les déchets de faible et moyenne activité à vie courte (FMA-VC) sont essentiellement des matériels utilisés dans différentes activités liées aux installations nucléaires : vêtements, outils, filtre, etc. Ces déchets caractérisés par leur vie courte sont généralement compactés, puis conditionnés dans un fût en métal ou en béton avant de pouvoir être stockés dans un centre adapté à leur nature, le Centre de stockage de l’Aube (CSA).

La particularité de ces déchets est que la majorité des substances radioactives qu’ils contiennent ont une durée de vie courte. Compte tenu de leur niveau de radioactivité initial, faible à moyen, elles ne présenteront plus de risque au bout de 300 ans environ, du fait de la décroissance naturelle de la radioactivité.

Ces déchets contiennent également des substances radioactives dont la durée de vie est plus longue, mais dans des proportions strictement limitées, afin de permettre leur stockage dans des centres de surface.

Déchets de faible et moyenne activité à vie courte stockés en surface dans des alvéoles de béton au CSA – Copyright : Andra

 

Les déchets de faible activité à vie longue (FA-VL)

Les déchets de faible activité à vie longue sont pour l’essentiel des déchets anciens ou issus d’activités anciennes. Ils regroupent différents types de déchets comme les déchets dits « radifères » ou « de graphites ». Les premiers résultent principalement de l’utilisation de minerais légèrement radioactifs, alors que les seconds proviennent de la première génération de centrales nucléaires (Uranium Naturel Graphite Gaz), aujourd’hui arrêtées et en cours de déconstruction.

 

Dans le détail, on peut distinguer deux grands types de déchets FA-VL :

– les déchets « radifères » qui doivent leur nom au radium qu’ils contiennent. Ils proviennent essentiellement du traitement de différents minéraux comme le zircon ou le minerai d’uranium, etc. Les industriels extraient de ces minéraux les terres rares utilisées pour la fabrication de composants électroniques, de pots catalytiques et dans la métallurgie fine. Certains de ces déchets proviennent également de l’assainissement d’anciens sites pollués par la radioactivité.

– les déchets de « graphites », du nom du minéral qu’ils contiennent, sont produits lors de la déconstruction, aujourd’hui en cours, des premières générations de centrales nucléaires en activité dans les années 1960 (Uranium Naturel Graphite Gaz). A l’époque, les combustibles utilisés dans ces centrales étaient entourés de chemises faites en graphite, variété très pure de carbone.

D’autres déchets FA-VL existent tels que d’anciens objets radioactifs fabriqués dans l’entre-deux guerres : fontaines au radium, montres, des paratonnerres, des détecteurs d’incendie, etc. Pour l’essentiel, leur production s’est arrêtée ou doit s’arrêter prochainement.

Depuis quelques années, l’Andra étudie la possibilité de construire un centre de stockage à faible profondeur pour les déchets FA-VL. En attendant sa création, les déchets FA-VL sont entreposés de manière sûre dans des installations spécifiques, sur leur site de production.

 

Les déchets de moyenne activité à vie longue (MA-VL)

Ces déchets sont principalement produits par l’industrie électronucléaire. En France, la plus grande partie de ces déchets provient des opérations de traitement des combustibles utilisés dans les réacteurs nucléaires. Leur niveau de radioactivité et leur longue durée de vie amènent aujourd’hui les chercheurs et industriels de l’Andra à concevoir un centre de stockage profond, situé dans une couche d’argile, à environ 500 mètres sous terre. Pour le moment, est en place un laboratoire de recherche souterrain, appelé Cigéo, situé à cheval entre la Meuse et la Haute-Marne, et destiné à valider le concept du futur stockage.

Afin de réduire leur volume, une part importante des déchets MA-VL solides est compactée sous forme de galettes. Elles sont ensuite introduites dans des colis en béton ou en métal.

Pour faciliter les opérations de manutention, de transport, d’entreposage et de stockage, ces colis de déchets pourraient ensuite être regroupés par quatre dans des conteneurs en béton.

En attendant la création de Cigéo, ils sont entreposés de manière sûre dans des installations spécifiques, sur leur site de production.

Colis en acier inoxydable pour les déchets de haute activité à vie longue – Copyright : Orano

Les déchets de haute activité à vie longue (HA-VL)

Les déchets les plus radioactifs produits en France sont les déchets de haute activité (HA) en provenance, pour la plupart, de l’industrie électronucléaire. Ils correspondent essentiellement aux résidus hautement radioactifs issus du recyclage des combustibles utilisés dans les centrales nucléaires. Ils peuvent avoir une durée de vie très longue (plusieurs centaines de milliers d’années). Leur niveau de radioactivité et leur longue durée de vie amènent aujourd’hui les chercheurs et les industriels à concevoir un Centre de stockage géologique (Cigéo) situé dans une couche d’argile à environ 500 mètres sous terre.

90%
Plus de 90 % des déchets radioactifs en France sont des déchets dits à vie courte dont la radioactivité disparaitra au bout de maximum 300 ans

A propos du recyclage
Les combustibles utilisés dans les réacteurs nucléaires actuels sont composés d’un assemblage d’uranium parfois associé à du plutonium. Au fil du temps, ces combustibles deviennent moins performants. Ils sont alors traités, principalement à l’usine Orano de La Hague. Ce traitement permet de récupérer les matières (plutonium et uranium) pouvant être recyclées et servir à la fabrication de nouveaux combustibles nucléaires. Les résidus non réutilisables obtenus lors de ce traitement constituent les déchets HA. Il s’agit de résidus de la combustion nucléaire de l’uranium qui se produit au sein des réacteurs nucléaires. Hautement radioactifs, ils représentent de 3 à 5 % du combustible usé.

 

Les déchets HA-VL emprisonnés dans le verre

Les déchets HA sont d’abord traités, puis conditionnés selon des normes bien spécifiques. Ils sont ainsi calcinés et se présentent sous la forme d’une poudre noire. Ensuite, ils sont immédiatement incorporés à une pâte de verre en fusion. Le mélange est coulé dans un colis en inox. Ce dernier contient environ 400 kg de verre pour 11 kg de déchets HA. Le niveau de radioactivité des déchets HA est tel qu’ils dégagent une forte chaleur… Près de 350 °C en moyenne par colis ! Cette chaleur diminue progressivement avec le temps en raison de la décroissance naturelle de leur radioactivité. Avant de pouvoir être stockés, ils devront d’abord être entreposés plusieurs dizaines d’années pour atteindre une température de 90 °C.

Pour faciliter les opérations de manutention, de transport, d’entreposage et de stockage, chaque colis de déchets pourrait être placé dans un deuxième conteneur en acier.

Dans l’attente de la mise en service du centre de stockage profond (Cigéo), aux alentours de 2025-30, les déchets HA sont entreposés dans des installations spécifiques sur les sites de production, à La Hague (usine Orano), à Marcoule et à Cadarache (sites du Commissariat à l’énergie atomique).

Photo : Orano – Déchets HA-VL