Déchets nucléaires Types et durée de vie radioactivité
Sommaire
Les différents types de déchets nucléaires
Les différents types de déchets sont regroupés en grandes catégories qui ne sont pas intangibles, mais définies par la réglementation et donc susceptibles d’évoluer avec le temps ou de varier d’un pays à un autre. Ces catégories sont principalement basées sur :
La durée de vie des déchets radioactifs
La durée de vie d’un déchet radioactif dépend de la période et de la concentration des différents éléments radioactifs qu’il contient.
Il s’agit en fait du rythme auquel leur radioactivité décroît. Chaque élément radioactif est ainsi caractérisé par une durée, appelée période ou « demi-vie », où sa quantité diminue de moitié par désintégration de ses atomes (formant d’autres éléments, à leur tour radioactifs ou stables). Sa radioactivité est donc réduite d’un facteur 2 à chaque période, et par extension d’un facteur 1 000 environ après 10 périodes.
Le niveau de radioactivité et la nature des rayonnements associés : la plus ou moins grande concentration des matières radioactives dans les déchets et surtout l’intensité du rayonnement des éléments radioactifs concernés déterminent une activité massique, exprimée en nombre de désintégrations par seconde par unité de masse considérée (soit des becquerels par gramme, Bq/g).
La radioactivité : ses différentes natures
La radioactivité est émise à partir de 3 différentes natures :
- Par les rayonnements dits alpha (noyaux de deux protons et deux neutrons)
- Par les rayonnements gamma (photons). Des rayonnements aux effets très différents du fait de masses, de niveaux d’énergie et de pouvoirs de pénétration très distincts.
- Par les rayonnements béta (électrons).
Centrale nucléaire de Golfech. Photo Picbleu
Les classifications des déchets
La classification en vigueur en France, basée sur ces critères et sur les filières de gestion des déchets correspondantes (mises en œuvre, simplement définies ou même seulement envisagées), retient deux seuils de durée de vie, de 100 jours et de 30 ans, et quatre niveaux de radioactivité.
Les périodes radioactives de quelques éléments.
Éléments radioactifs | Période active |
Radon 222 | 4 jours |
Iode 131 | 8 jours |
Césium 137 | 30 ans |
Carbone 14 | 5500 ans |
Plutonium 239 | 24100 ans |
Uranium 234 | 245 000 ans |
Uranium 235 | 710 millions d'années |
Uranium 238 | 4.5 milliards d'années |
Principe de la fission
Le principe de la fission nucléaire, utilisé dans les centrales, repose sur la réaction en chaîne initiée par des isotopes instables comme l'uranium. Ce processus contrôlé génère de la chaleur qui est convertie en électricité. L'uranium, principal combustible des centrales, est extrait de minerais tels que la Pechblende et doit être enrichi pour être utilisé. Enfin, les centrales nucléaires ont des besoins significatifs en combustible et en eau pour leur fonctionnement, avec des quantités consommées considérables chaque année.
Un élément instable, l’isotope radioactif de l’uranium est introduit dans le cœur de réacteur en masse suffisante que l’on nomme masse critique. Une partie des neutrons qui échappe aux noyaux d’atomes radioactifs frappe d’autres noyaux instables ce qui provoque un dégagement de chaleur. Cette réaction en chaîne est contrôlée par un modérateur (grappe de graphite) qui freine la course des neutrons sans l’arrêter.
Le fonctionnement.
Un échangeur reçoit par un système de canalisations un fluide porté à haute température qui vaporise de l’eau actionnant des turbines. Le travail de ces turbines produit de l’électricité grâce à des alternateurs.
Rendement d'une centrale
Le rendement d’une centrale nucléaire est de 30 %.
L'uranium comme combustible
Le principal minerai d’Uranium est la Pechblende que l’on rencontre dans les masses rocheuses granitiques. Les pays où se trouvent les réserves sont les USA, l'Afrique du Sud, la Russie et le Canada. L’uranium est une énergie non renouvelable, dont les ressources sont limitées.
L’uranium naturel contient 99,3 % d’U238 et 0.7 % d’U 235, seul ce dernier est fissile. Pour être utilisé dans les centrales nucléaires, l’uranium doit être traité c'est-à-dire enrichi en U 235. Ce traitement pour alimenter le parc nucléaire français dure 2 ans et nécessite 5 % de la production française d’électricité soit la production annuelle du réacteur de Tricastin dans la Drôme.
Consommations d'une centrale nucléaire
Consommation de combustible nucléaire.
Une centrale nucléaire à eau sous pression de 900 MW consomme par an 26 tonnes d’Uranium enrichi à 3%.
Consommation d’eau.
Exemple de consommation en 2004 d’une centrale nucléaire (centrale nucléaire de Civaux) : 110 millions de tonnes d’eau (Rapport environnemental d’EDF 2004). Une partie a été évaporée l’autre a été rejetée dans le cours d’eau Vienne avec une augmentation de 7 degrés.
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