On appelle déchet radioactif toute matière dont on ne
prévoit pas d’utilisation ultérieure et dont le niveau
d'activité ne permet pas un rejet direct dans l’environnement.
Afin de déterminer précisément ce qu’est un
déchet radioactif, nous allons d’abord faire quelques rappels
sur le principe de l’énergie nucléaire.
Qu’est ce que l’énergie nucléaire
?
La matière est constituée d’atomes. Les atomes sont eux-mêmes constitués de particules élémentaires : les protons et les neutrons, qui forment ensemble le noyau de l'atome. Les électrons, eux, gravitent autour du noyau.
L'énergie nucléaire est produite à partir des particules
composant le noyau des atomes.
Le noyau de l'atome d'uranium est celui qui contient le plus grand nombre
de particules : 92 protons et 143 ou 146 neutrons. Une énergie
prodigieuse, appelée énergie de liaison, assure la cohésion
des particules du noyau.
Une partie de cette énergie peut être libérée
quand le noyau subit une fission, c'est à dire quand on projette
sur lui un neutron qui le fait éclater en deux. On obtient alors
deux noyaux plus petits, qui ont une énergie de liaison supérieure
à celle du noyau initial. L 'énergie mise en jeu au cours
de la réaction nucléaire n'est autre que la différence
entre les énergies de liaison des noyaux avant et après
la réaction (E = mc²). Au moment du choc avec le neutron,
ces produits de fission sont éjectés à grande vitesse.
Leurs ralentissement progressif dégage une chaleur intense.
C'est cette chaleur qui permet de faire tourner les turbines afin de produire
de l’électricité.
la fission
Les neutrons du noyau qui viennent de se fissionner se projettent à
leur tour contre d’ autres noyaux et ainsi produisent un réaction
en chaîne. La réaction en chaîne permet le maintient
de la réaction de fission.
schéma présentant le réaction en chaîne
Les éléments combustibles usagés sont très
radioactifs.
Autour du réacteur nucléaire, trois barrières successives
empêchent, en cas d'accident, les produits de fission de contaminer
l'extérieur : une gaine métallique, une cuve en acier de
20 cm d'épaisseur, une enceinte en béton de 80 cm d'épaisseur.
Les différentes protections d'un réacteur nucléaire.
Les déchets nucléaires :
Les déchets nucléaires sont produits en faible quantité par rapport aux autres types de déchets rejetés par les industries. Les déchets nucléaires résultent pour 90% d 'entres eux des usines nucléaires qui fabriquent de l 'électricité .Mais elle est aussi utilisée dans de nombreux autres domaines comme la médecine (radiologie, traitement du cancer) dans l’industrie (conservation de produits alimentaires,...)et dans la recherche (médicale, industrielle ,nucléaire...).Les déchets radioactifs sont caractérisés par les rayonnement qu’ils émettent et par leurs activité (nombre de désintégrations par seconde) qui s’exprime en becquerels.
Loi de décroissance radioactive:
Soient N0 le nombre de noyaux de l'élément radioactif à
l'instant initial t = 0 et N le nombre de noyaux restants à l'instant
t. La fonction N(t) est décroissante. Son allure est donnée
par la figure ci-dessous :
La période est trés variable selon le nucléide:
| Radionucléide | Période |
| Technétium 99 | 6 h |
| Iode 131 | 8,1 jours |
| Césium 137 | 30 ans |
| Carbone 14 | 5 730 ans |
| Plutonium 239 | 24 000 ans |
| Uranium 238 | 4,5 milliards ans |
Rappel sur les différents rayonnements :
- le rayonnement alpha est formé de noyaux d'hélium. C'est un rayonnement peu pénétrant, arrêté par une simple feuille de papier.
- le rayonnement bêta est une émission d'électrons. Sa pénétration est faible : elle est arrêtée par une feuille d'aluminium de quelques millimètres d'épaisseur.
- le rayonnement gamma est une onde électromagnétique de même nature que la lumière ou les rayons X. Sa pénétration est très grande : il faut une forte épaisseur de plomb ou de béton pour l'atténuer.
Parmi les déchets, on en distingue trois types différents.
Ils sont classés en fonction de leur niveau de radioactivité.
- les déchets de type A : ils sont faiblement radioactifs et proviennent de différents points du procédé de retraitement .C’est à dire qu’ils proviennent essentiellement des installations nucléaires (gants, filtres ,..), mais aussi des industriels et des laboratoires de recherche. Ils contiennent principalement des radioéléments émetteurs de rayonnement gamma et bêta peux ionisants de période inférieure ou égale à trente ans et qui présentent ainsi une nuisance faible et qui devient négligeable au bout de 300 ans. Ces déchets représentent 90% du total des déchets nucléaires mais représentent moins de 1% de la radioactivité des déchets. Ces déchets sont stockés.
-les déchets de type B: ils sont moyennement radioactifs et leurs
durée de vie et de quelques centaines à quelques milliers
d'années .Ils contiennent de nombreux radioéléments,
principalement des actinides qui dégagent un rayonnement alpha
de moyenne activité et de période supérieure à
30 ans allant jusqu’à quelques dizaines de milliers d’années.
Ce sont des restes des structures ayant contenues du combustible nucléaire
et des déchets issues des opérations de traitement. Ils
sont stabilisés au sein de matrices en béton et entreposés
en attendant de trouver des solutions.
-les déchets de type C: ils sont très radioactifs et ont
une durée de vie de plusieurs milliers d’années. Ils
contiennent des radioéléments émetteurs de rayonnement
émetteurs de rayonnements alpha, bêta et gamma de période
supérieure à trente ans. Ils représentent les produits
de la fission. On les retrouve en faible quantité mais est la principale
source de déchets en terme d’activité. Ils sont actuellement
vitrifiés puis stockés.
Les déchets de type A représentent 90% du volume total
des déchets tandis que les déchets de type B et C moins
de 10% du volume total alors qu’ils concentrent 90% de la radioactivité.