La loi sur l’énergie nucléaire prescrit la gestion des déchets radioactifs dans un dépôt en profondeur, car certaines substances radioactives se désintègrent sur de très longues périodes. Dans le dépôt en profondeur, elles restent enfermées dans des couches géologiques profondes et sont ainsi tenues à l’écart de la biosphère.
La désintégration des substances radioactives est définie par la demi-vie. Concrètement, cela signifie qu’après la demi-vie d’une substance radioactive, seule la moitié de sa radioactivité initiale est encore présente. L’hydrogène radioactif, par exemple, se désintègre avec une demi-vie d’environ 12 ans. Après quatre demi-vies (environ 48 ans), il ne reste donc plus que 0,5 x 0,5 x 0,5 x 0,5 = 1/16 de la quantité initiale.
À l’avenir, des matières radioactives ayant parfois des demi-vies très longues seront également stockées dans le dépôt en profondeur. Outre l’uranium, les éléments combustibles usés contiennent également des substances produites dans le réacteur telles que le neptunium (Np), le plutonium (Pu), l’américium (Am) et le curium (Cm). (Fig. 1)
Felix Altorfer, responsable du domaine Gestion des déchets à l’IFSN, et Andreas Pautz, directeur du Center for Nuclear Engineering and Sciences à l’Institut Paul Scherrer PSI, ont présenté les possibilités et les limites de la transmutation lors du Forum technique sur la sécurité
Fig. 1 Composition des éléments combustibles usés (source DPG)
La transmutation permet-elle de réduire les demi-vies ?
La transmutation désigne la transformation d’un élément chimique en un autre. « Les procédés qui transforment des substances à longue demi-vie en substances à courte demi-vie sont très intéressants pour la gestion des déchets. Ils permettent en effet de réduire considérablement la durée de stockage dans les dépôts en profondeur », a expliqué Felix Altorfer. Diverses études sont en cours dans le monde entier (par exemple par bombardement neutronique ou laser). Leur utilisation nécessite l’autorisation de retraiter les éléments combustibles usés. En Suisse, le retraitement des éléments combustibles est interdit par l’art. 9 de la loi sur l’énergie nucléaire. Mais même si la situation juridique était différente, la transmutation ne permettrait pas d’éliminer les substances radioactives qui doivent être maintenues à l’écart de la biosphère.
La transmutation a également lieu dans les réacteurs nucléaires. Une grande partie des substances radioactives à longue durée de vie issues des éléments combustibles usés pourrait déjà être réutilisée aujourd’hui dans un réacteur nucléaire spécialement conçu à cet effet pour produire de l’électricité. Andreas Pautz explique : « Ces centrales nucléaires, appelées réacteurs rapides, sont développées depuis plus de 60 ans dans le monde entier et ont été ou sont encore exploitées à différents endroits, par exemple aux États-Unis, en France, en Russie et en Chine. En Russie, les réacteurs rapides BN-600 et BN-800 refroidis au sodium liquide, d’une puissance respective de 560 mégawatts et 880 mégawatts, sont déjà utilisés pour produire de l’électricité. La Chine mise également sur les réacteurs rapides CFR-600 refroidis au sodium, d’une puissance de 600 mégawatts. » À titre de comparaison, la centrale nucléaire de Gösgen, traditionnellement refroidie à l’eau, a une puissance d’environ 1000 mégawatts.
Le besoin d’un dépôt en profondeur reste d’actualité
Si l’on sépare les substances à longue durée de vie des éléments combustibles usés pour les utiliser dans des réacteurs rapides, il reste les substances radioactives dont la demi-vie est nettement plus courte. Celles-ci se désintègrent en l’espace d’environ 1000 ans. Au total, la quantité de matières à stocker dans un dépôt en profondeur diminuerait et leur désintégration serait plus rapide. (Fig. 2).
Fig. 2 : La transmutation des substances à longue durée de vie permet de réduire la durée de confinement nécessaire dans un dépôt en profondeur d’un million d’années à environ 1000 ans.
La transmutation ne peut donc pas remplacer un dépôt en profondeur. Il resterait toujours des substances radioactives qui doivent être maintenues à l’écart de la biosphère. « Un dépôt en profondeur reste donc nécessaire, indépendamment de l’utilisation d’un procédé de transmutation », concluent les deux intervenants.
