Stockage géologique des déchets nucléaires: la sécurité avant tout

Stockage géologique des déchets nucléaires: la sécurité avant tout

Le nucléaire est considéré aujourd’hui par de nombreux acteurs comme une solution de choix pour assurer la transition énergétique. Problème, et pas des moindres : le nucléaire engendre des déchets radioactifs qui doivent impérativement être stockés dans des lieux sûrs pour éviter d’irradier les hommes et de déséquilibrer la biosphère. L’enfouissement en profondeur dans des couches géologiques est aujourd’hui la principale piste explorée pour stocker sur le long terme les déchets les plus dangereux.


L’énergie nucléaire émet 70 fois moins de CO2 que le charbon, 40 fois moins que le gaz, 4 fois moins que le solaire, 2 fois moins que l’hydraulique, et autant que l’éolien. Elle permet aussi de répondre aux variations de la demande en électricité et d’assurer une indépendance énergétique aux pays. Elle apparaît aujourd’hui comme un levier incontournable pour sortir des énergies fossiles.

L’uranium, principal combustible nucléaire

L’énergie nucléaire provient de la fission de l’atome d’uranium en deux noyaux plus petits. Cette réaction s’accompagne d’un dégagement très important d’énergie qui va être utilisée par les centrales nucléaires pour produire de l’électricité. 

L’uranium est un métal relativement répandu dans le sous-sol de la Terre. Le minerai est extrait dans des mines situées en Australie, aux États-Unis, au Canada…, puis broyé, traité, raffiné et enfin enrichi en uranium 235, le seul à être fissile. Il est ensuite comprimé, cuit et transformé en pastilles pesant 7 g et mesurant 1 cm de long. L’énergie dégagée par la combustion nucléaire d’une pastille équivaut à l’énergie dégagée par la combustion d’une tonne de charbon. 

Enfilées dans des tubes en métal de plusieurs mètres de long, les pastilles forment ce que l’on appelle des crayons qui vont constituer des assemblages combustibles qui seront placés au cœur du réacteur nucléaire. 

Les pastilles demeurent 4 à 5 ans dans le réacteur pour subir des réactions de fission nucléaire. Elles s’épuisent progressivement et se transforment en déchets radioactifs. 

Déchets dangereux

Les déchets radioactifs émettent des rayonnements susceptibles d’être nocifs pour les êtres vivants et peuvent contaminer l’air et les aliments. La plus grande part des déchets radioactifs provient des centrales nucléaires ; les autres sont issus du secteur médical et de la recherche scientifique, de l’agriculture, de l’industrie… Leur radioactivité décroît naturellement avec le temps, mais cette décroissance est plus ou moins longue. 

Les déchets à faible et moyenne activité à vie courte (FMA-VC) correspondent aux petits équipements contaminés lors de la maintenance des centrales (gants, vêtements, outils…), aux effluents issus de l’exploitation des installations nucléaires et aux produits provenant des laboratoires de recherche, des hôpitaux ou du démantèlement des installations nucléaires. Dans la majorité des cas, les déchets FMA-VC sont entreposés sur des sites de stockage en surface, dans des conteneurs en métal ou en béton qui sont eux-mêmes coulés dans du béton. Environ 300 ans sont nécessaires pour qu’ils ne présentent plus de risques pour l’homme et l’environnement.

Les déchets à haute activité et à vie longue (HA-VL) sont plus problématiques. En France, ceux-ci sont issus du recyclage des déchets des centrales nucléaires. Ce sont les déchets ultimes les plus radioactifs et les plus dangereux. Ils représentent 3 à 5 % du combustible usé et peuvent avoir une durée de vie très longue, jusqu’à plusieurs centaines de milliers d’années. Ils sont destinés à être un jour enfouis en profondeur, dans des couches géologiques. Avant d’être enfouis, ils sont traités et incorporés à une pâte de verre en fusion puis coulés dans un ouvrage en inox. Leur forte radioactivité entraîne un dégagement important de chaleur qui entraîne une augmentation de la température des colis jusqu’à 350 °C. Ils doivent donc être entreposés pendant plusieurs dizaines d’années dans des installations spécifiques, comme des piscines de refroidissement, pour laisser le temps à la température de descendre et d’atteindre environ 90 °C.

Enfouir, un immense défi

Il existe actuellement un nombre restreint de sites d’enfouissement des déchets radioactifs sur la planète. Il faut dire que l’enjeu est particulièrement délicat ! Il s’agit en effet d’identifier des sites géologiques présentant des critères de stabilité suffisants pour assurer un rôle de barrière pendant des centaines de milliers d’années. Objectif : empêcher la diffusion de la radioactivité dans l’environnement pendant toute la période de décroissance radioactive. 

Or il ne suffit pas que l’enfouissement soit réalisé à grande profondeur (environ 500 m) dans des formations géologiques stables pour que la sécurité des déchets soit assurée. Dans les années 1960 et 1970, des tests grandeur nature d’enfouissement dans la mine de sel désaffectée d’Asse, au centre de l’Allemagne (Basse-Saxe), ont par exemple entraîné une pollution radioactive du milieu environnant. En cause : des mouvements et des fissures qui ont conduit à des infiltrations d’eau et la contamination des nappes phréatiques. 

De nombreux scientifiques estiment que différents types de roches sont susceptibles d’accueillir des colis radioactifs en toute sécurité : sous-sols argileux, mines de sel, formations cristallines (granit), tuf volcanique… Mais de nombreuses organisations écologiques et certains scientifiques considèrent encore aujourd’hui que les techniques d’enfouissement des déchets radioactifs ne sont pas assez mûres, qu’elles sont peu sûres (apparition de failles, incertitudes sur les temps longs…) et trop coûteuses. 

Cumuler barrières artificielles et barrières naturelles

Les études menées à ce jour orientent les techniques vers une conception « multi-barrières » : colis de déchet, colis de stockage, barrière en bentonite (argile) et enfin, formation géologique qui constitue la barrière de protection ultime la plus élevée. Il s’agit d’identifier des sites géologiques où le risque sismique est très faible, la diffusion de l’eau très lente, mais également dans lesquels les conditions physico-chimiques (température, pression, composition de la roche…) sont compatibles avec la préservation des colis et leur non-dégradation sur le long terme.

À ce jour, seuls deux pays au monde ont obtenu le feu vert pour enfouir définitivement des déchets hautement radioactifs : la Finlande depuis novembre 2021, avec le projet Onkalo situé à Olkiluoto, une île de la mer Baltique, et la Suède, à Eurajoki, sur la côte sud-ouest du pays, depuis janvier 2022.  

Plusieurs pays mènent de leur côté des mesures et des expérimentations avec la mise en place de laboratoires souterrains : en France (sur le site de Bure, dans la Meuse), au Japon (sur les îles de Honshu et Hokkaido), en Belgique (sur le site de Boom à Mol, dans la région d’Anvers), en Chine (dans la province de Gansu, au nord-ouest du pays) et aux États-Unis (au Nouveau-Mexique et dans le Nevada). D’autres pays, comme l’Allemagne, la Slovaquie, la Suisse ou l’Inde, cartographient les sous-sols afin d’identifier des sites capables d’accueillir des fûts radioactifs sur le long terme.

Comme la Finlande, la Suède a choisi d’enfouir ses déchets à 500 m dans une roche granitique homogène présentant peu de fractures dans lesquelles l’eau pourrait s’infiltrer. Pour pallier le risque de fracturation de la roche – réel à ces échelles de temps –, les déchets y sont entreposés enfermés dans des sarcophages de cuivre contenant une couche interne en fonte et enserrés dans une gangue de bentonite. En France, les déchets enfermés dans des colis (verre, acier, béton) seront déposés dans une couche d’argile présentant des propriétés stables et isolantes et où la circulation de l’eau est extrêmement lente.

Véronique Molénat

Sources
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