Combustible nucléaire usé
Assemblages de combustible retirés d’un réacteur après usage, très radioactifs et thermiquement chauds, qui contiennent de l’uranium, du plutonium, des produits de fission et des actinides mineurs.
Le combustible d’un réacteur à eau légère déchargé à environ 50 GWj/t contient encore à peu près 93–94 % d’uranium (dont environ 0,8 % d’U-235), 1 % de plutonium, 4–5 % de produits de fission et environ 0,1 % d’actinides mineurs comme le neptunium, l’américium et le curium. Les produits de fission dominent la radioactivité et la chaleur pendant les premiers siècles ; les actinides dominent la radiotoxicité à long terme, qui retombe au niveau du minerai d’uranium d’origine après environ 100 000 à 300 000 ans sans recyclage, ou quelques milliers d’années avec recyclage des actinides.
Étapes de gestion :
- Entreposage sous eau en piscine pendant 5 à 10 ans pour évacuer la chaleur résiduelle.
- Entreposage à sec dans des conteneurs en acier et en béton, autorisés pour des décennies.
- Retraitement (France à La Hague, Russie, usine japonaise de Rokkasho en cours de mise en service) : il sépare l’uranium et le plutonium pour fabriquer du combustible MOX.
- Stockage géologique profond : le site finlandais d’Onkalo, à environ 430 m de profondeur dans le granite, est le premier au monde et a entamé son exploitation d’essai en 2024–2025 ; le site suédois de Forsmark est en construction.
Un réacteur à eau légère de 1 GWe décharge environ 20 à 25 t de combustible usé par an. Le stock mondial avoisine 400 000 t de métal lourd, dont environ un tiers a été retraité. Le volume reste faible par unité d’électricité, environ 3 grammes par MWh. Un taux de combustion plus élevé réduit la masse déchargée.
Termes associés
Tous les termes →- Taux de combustion (burnup)
Énergie thermique tirée du combustible nucléaire par unité de masse de métal lourd initial, exprimée le plus souvent en gigawatts-jours par tonne (GWj/tML).
- Fission nucléaire
Division d’un noyau lourd, comme l’uranium 235 ou le plutonium 239, en noyaux plus légers après absorption d’un neutron, avec libération d’environ 200 MeV d’énergie et de nouveaux neutrons.
- Réacteur à eau pressurisée (REP, PWR)
Type de réacteur nucléaire le plus répandu, dans lequel de l’eau sous forte pression refroidit le cœur sans bouillir et transmet sa chaleur à un circuit vapeur séparé.
- Cycle du thorium
Cycle du combustible nucléaire fondé sur le thorium 232 fertile, qui absorbe un neutron et se transforme en uranium 233 fissile, en alternative au combustible uranium-plutonium.
- Sievert (dose de rayonnement)
Unité SI de dose efficace, qui pondère l’énergie de rayonnement absorbée selon le type de rayonnement et la sensibilité des tissus pour estimer le risque sanitaire stochastique ; 1 Sv = 1 J/kg.