La neutralisation des déchets nucléaires grâce au vide - La transmutation pourrait remplacer les installations de stockage définitif

La neutralisation des déchets nucléaires grâce au vide - La transmutation pourrait remplacer les installations de stockage définitif

Les déchets radioactifs provenant des centrales nucléaires doivent être stockés pendant plusieurs millénaires avant de ne plus irradier. Toutefois, la transmutation pourrait neutraliser cette radiation, la rendant non dangereuse dans une large mesure, tout du moins en théorie. Les pompes à vide jouent un rôle primordial dans ce processus.
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Utiliser la transmutation au lieu du stockage est une méthode prometteuse pour convertir les déchets radioactifs en produits non radioactifs, ou tout du moins pour réduire la période de demi-vie à des périodes raisonnables. Le vide est l'une des conditions requises pour ce processus.

Une demi-vie de 15 millions d'années

Environ un pour cent des barres de combustible irradié sont des matières problématiques, y compris le plutonium radioactif et d'autres isotopes hautement radioactifs, qui peuvent avoir une demi-vie allant jusqu'à 15 millions d'années. Aujourd'hui, les usines de retraitement recyclent déjà le plutonium et l'uranium fissile restant pour fabriquer de nouvelles barres de combustible. Le reste des matières hautement dangereuses était autrefois destiné à un processus de stockage définitif, quasi indéfini. Mais il est également possible de les séparer chimiquement et de les soumettre à des changements physiques : la transmutation. 

Cette transmutation a lieu dans ce que l'on connait comme un réacteur nucléaire piloté par accélérateur (ADS). L'élément central de l'ADS est un accélérateur de particules de cent mètres de long dans lequel les protons sont accélérés à des vitesses proches de la vitesse de la lumière. Les particules peuvent ne pas entrer en collision avec d'autres particules durant ce processus. C'est pourquoi des pompes à vide spéciales dans le système génèrent un ultra-vide de 10-6 à 10-10 hPa.

Une désintégration souhaitée

Les protons heurtent un mélange de métaux lourds avec une énorme quantité d'énergie cinétique, et leur noyau éclate. Ceci libère des neutrons qui heurtent alors les particules des déchets nucléaires avec une forte énergie. Leur bombardement démarre plusieurs processus de désintégration dans les noyaux atomiques de l'isotope radioactif. Dans une large mesure, ils transmutent en isotopes stables – non radioactifs – ou en particules radioactives avec des demi-vies nettement plus courtes. Le nombre d'isotopes critiques peut être réduit successivement en plusieurs cycles.

Contrairement à la fission nucléaire, la transmutation ne peut s'intensifier de façon incontrôlable. Si le faisceau de protons est interrompu, la réaction en chaîne s'arrête. En principe, le processus peut encore produire plus d'énergie qu'il n'en requière. Cela fonctionne dans les laboratoires depuis un certain temps déjà. Les chercheurs étudient la possibilité d'utiliser l'ADS à une échelle industrielle depuis les années 1990. Le premier système pilote devrait commencer à fonctionner au Japon en 2020. Un deuxième système devrait être opérationnel en 2023 à Mol, en Belgique. Une usine de recyclage des déchets nucléaires pourrait traiter chaque année les déchets hautement radioactifs de dix centrales nucléaires. Le problème du stockage définitif des déchets nucléaires pourrait enfin prendre des dimensions gérables. 


Les barres de combustible irradié contiennent 95 % d'uranium et 1 % de plutonium. Elles sont tout d'abord broyées mécaniquement puis dissoutes dans de l'acide nitrique. Les réactions chimiques séparent l'uranium, le plutonium et les autres matières restantes les unes des autres. Environ 10 % de l'uranium peut être de nouveau enrichi pour être utilisé dans de nouvelles barres de combustible. Le plutonium est également traité pour servir de combustible nucléaire.

Toutefois, environ 90 % de la matière restante après ce processus de recyclage est constituée de déchets composés d'isotopes radioactifs de nombreux éléments, allant de l'arsenic au terbium. Une quantité minuscule de matières, utilisée comme sources radioactives à des fins médicales ou scientifiques, peut toujours être extraite de ces radio-isotopes. Les déchets restants sont ensuite séparés en matières faiblement radioactives, moyennement radioactives et hautement radioactives. Environ 7 % des déchets sont hautement radioactifs, et environ 1 % constitue un « déchet problématique » qui devrait, dans certains cas, être stocké pendant des millions d'années si la transmutation n'existait pas. Le volume de déchets nucléaires qui doit être stocké pendant des millénaires est considérablement réduit grâce au retraitement.  


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