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Gestion des déchets nucléaires

La gestion à long terme des déchets nucléaires de haute activité et à vie longue constitue la pierre d’achoppement de l’industrie électronucléaire. De l’ensemble des déchets nucléaires produits, 90 % sont peu radioactifs et sont stockés en surface et surveillés jusqu’à ce que leur radioactivité devienne comparable à la radioactivité naturelle. Les 10 % restant, provenant essentiellement du combustible nucléaire usé, contiennent des éléments radiotoxiques de longue période, tels que des actinides, et posent des problèmes de gestion à très long terme puisqu’ils demeureront radioactifs pendant des milliers, voire des millions d’années. La stratégie française est axée sur le retraitement des combustibles usés, leur vitrification, et leur stockage définitif en formation géologique profonde après une période d’entreposage provisoire. Le retraitement vise à séparer, par un ensemble de procédés chimiques, d’une part les matières réutilisables (uranium et plutonium), et, d’autre part, les cendres de la fission nucléaire (produits de fission et trans-plutoniens). Cependant d’autres alternatives sont à l’étude de part le monde. La loi du 30 décembre 1991 fait obligation aux organismes de recherche publics d’étudier les modes de gestion des déchets. Trois axes de recherches ont été définis par le législateur :

  • Diminuer la quantité et la toxicité des déchets grâce à une séparation poussée des actinides et la transmutation des radionucléides à vie longue ;
  • Evaluer la capacité de confinement des déchets par des formations géologiques profondes, notamment via la construction de laboratoires souterrains ;
  • Améliorer les procédés de conditionnement et d’entreposage en surface des déchets de haute activité et à vie longue.

L’Aval du Cycle Nucléaire est une thématique phare de notre Centre depuis plus d’une dizaine d’années. Les différents thèmes étudiés mettent l’accent sur l’importance des techniques de faisceau d’ions en tant qu’outil de simulation expérimentale pour l’étude de matériaux de conditionnement des déchets nucléaires. Il est en effet délicat de conduire des expériences sur ces matériaux mêmes, par essence fortement radioactifs. En outre, ils ne peuvent être assimilés à des matériaux purs puisqu’ils subissent une intense irradiation qui altère leur microstructure et modifie leur composition chimique. A contrario l’utilisation des techniques de faisceau d’ions permet, via un bombardement ionique externe, de reproduire, de manière contrôlée et en l’absence de toute radioactivité effective, les caractéristiques physiques et chimiques de matériaux d’enrobage modèles soumis à différents environnements radiatifs, dans le cadre d’une démarche à caractère paramétrique. Le choix de la nature et de l’énergie du faisceau permet, soit de se placer dans des conditions d’irradiation pure, pour simuler l’endommagement de la structure consécutif au ralentissement des fragments de fission ou de la désintégration alpha des actinides, soit de dopage pur, pour simuler les modifications de composition du matériau, voire de mélanger ces deux contributions. Les matériaux modèles ainsi modifiés sont soumis à différents traitements (e.g. oxydation sèche, corrosion aqueuse, traitements thermiques à haute température) dans le but de tester leur capacité de confinement dans différents scénarios envisagés pour leur stockage.