Que la filière énergétique nucléaire s’arrête immédiatement ou non, nous devons composer avec un « stock » de déchets radioactifs non réutilisables dont il faut assumer et organiser le traitement, ainsi que la sécurisation, sur plusieurs milliers d’années. La recherche scientifique s’attache dès lors à résoudre une problématique de taille : comment faire en sorte que l’héritage nucléaire que nous allons léguer aux générations futures n’impacte pas leur environnement, leur quotidien, ni leur santé ?
Par Samuel Belaud
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Côté face, la France affiche une production électrique efficace, autosuffisante et décarbonée à près de 92%, grâce en particulier à un important parc de réacteurs nucléaires non-émetteurs de gaz à effet de serre (70% de la production électrique du pays)1. Côté pile, le traitement d’une partie des déchets nucléaires, en particulier ceux présentant une forte radiotoxicité, est irrésolu. Aucune meilleure solution que celle de l’entreposage ou de l’enfouissement de la matière radioactive non-recyclée n’a été trouvée. Une partie des déchets affichent en effet des niveaux de radioactivité très élevés et une durée de vie qui peut se compter en centaines de milliers d’années. Un héritage, dont les conséquences sanitaires et environnementales sont incertaines, ainsi que potentiellement néfastes à long terme. De nombreux scientifiques s’attachent à éclairer nos choix pour l’avenir : en préparant les prochains démantèlements d’installations nucléaires, en concevant des solutions pour l’assainissement des sites nucléarisés ou en déterminant de nouveaux circuits d’information autour des déchets radioactifs, entre les producteurs, les gestionnaires, les associations, les collectivités territoriales et les citoyens.
Nommer les déchets nucléaires c’est les connaître
Une substance radioactive est considérée comme un déchet nucléaire dès lors qu’il n’existe aucun moyen de la réutiliser ou de la recycler. En avant-propos, Nathalie Moncoffre, Directrice de recherche à l’Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon – IP2I (CNRS / Université Claude Bernard Lyon 1), précise : « il convient de nous accorder sur l’origine des déchets radioactifs : près de 40% d’entre eux ne sont pas issus des centrales nucléaires. » En effet, si une majeure partie de ces déchets proviennent du secteur électronucléaire (59,6%), l’inventaire national des matières et déchets radioactifs distingue (fin 2018) quatre autres secteurs économiques de production : la recherche (27,3%), la défense (9%) et dans une moindre mesure le médical et l’industrie non-nucléaire (env. 4%).
La distinction entre les déchets radioactifs s’opère ensuite selon deux critères. Leur degré de radioactivité (calculé en becquerel/g)2 et leur période (durée de demi-vie), c’est-à-dire le temps nécessaire pour que le nombre de noyaux d’un échantillon radioactif diminue de moitié. Nathalie Moncoffre, indique que « les volumes de ces déchets sont fonction inverse de leur niveau de radioactivité », c’est-à-dire que près de 95% de la radioactivité est contenu dans à peine 0,2% du volume de déchets nucléaires. Dès lors, ces déchets ne seront évidemment pas gérés de la même manière selon les radionucléides3 qui les composent et selon qu’ils proviennent du cœur du réacteur (résidus de combustible), des activités liées à la gestion d’une installation nucléaire (gants, filtres…), ou de la déconstruction d’une centrale (ferrailles, bétons…).
Source : Andra
56 réacteurs nucléaires sont aujourd’hui en fonctionnement sur le territoire français. Tous sont dits réacteurs à eau pressurisée (REP) : « ils fonctionnent à neutrons ‘’lents’’, précise Nathalie Moncoffre. Quand la fission4 se produit au cœur d’un REP, les neutrons doivent être ralentis et c’est l’eau qui permet de le faire. Elle a aussi une fonction de caloporteur, en transportant la chaleur produite par la fission sous forme de vapeur d’eau qui, sous pression, actionnera les turbines qui produira au final l’électricité. » Ces réacteurs ont un cycle de vie initial de 40 ans. La majorité d’entre eux ayant été mis en service entre 1980 et 1992, de nombreuses centrales auront atteint leur limite de fonctionnement et devront être démantelées d’ici 10 à 20 ans. Les volumes croissants de déchets à venir s’ajouteront aux plus de 1 640 000 m3 de déchets nucléaires qu’on comptait sur le sol français en 2018. Des déchets déjà stockés ou bien destinés à être pris en charge par l’Agence Nationale pour la gestion des déchets radioactifs (Andra).
Une gestion des déchets qui ne fait pas consensus
L’industrie électronucléaire et les chercheurs font face à trois enjeux immédiats : confiner les substances les plus radioactives, développer des stratégies de confinement adaptées à chaque catégorie de déchets nucléaires et maîtriser la quantité produite de ces déchets.
La réponse à ces enjeux n’est pas communément admise, notamment parce qu’une partie de ces déchets ne fait l’objet – à ce jour – d’aucune stratégie de confinement. C’est le cas des plus radiotoxiques d’entre eux, dits à « haute activité » (HA) et de ceux dont la durée de vie s’étale sur plusieurs centaines de milliers d’années, dits à « moyenne activité et vie longue » (MA-VL). La solution la plus aboutie à ce jour pour les conditionner est celle d’un stockage en couche géologique profonde. Elle devrait se concrétiser d’ici 15 ans, à la frontière de la Haute-Marne et de la Meuse au sein du centre industriel de stockage géologique (Cigéo) à proximité de Bure. « L’objectif d’un tel site est d’éviter tout relâchement de radioactivité dans l’environnement et de prévenir le moindre risque de contact des déchets avec l’eau » souligne Nathalie Moncoffre. Et de préciser que Cigéo est « un laboratoire expérimental, qui doit s’assurer en particulier que la roche profonde du site réponde bien aux exigences de sécurité, sur le très long terme. »
La désignation d’une partie du territoire pour assumer géographiquement et industriellement la responsabilité des déchets nucléaires relève-t-elle plus de la contrainte que du consensus ? Insoluble question autour de laquelle se cristallisent les tensions entre gestionnaires et contestataires du centre d’enfouissement. Coincés entre l’irréversibilité d’un choix technologique opéré dans les années 60 et l’empreinte écologique que celui-ci laisse sur le long terme. Car si l’enfouissement des déchets radioactifs n’est pas une issue pleinement satisfaisante pour chacun, elle s’affiche pour le moment comme la « moins mauvaise » technologiquement.
Reportage photo : À Bure, un héritage radioactif à enfouir
Les TFA : angle mort des déchets nucléaires
Bien que la focale médiatique et politique s’attarde sur ces déchets très radioactifs, ils ne sont pas les seuls à prendre en considération. Emmanuel Martinais, géographe au laboratoire Environnement Ville société et à l’ENTPE travaille, dans le cadre du projet METROPOLITIN (MÉTROlogie POLITique des déchets industriels en Europe), à « comprendre les ressorts sociaux de l’information sur les déchets ». Il rappelle que le stockage de 97% du volume de déchets nucléaires s’opère à très faible profondeur ou en surface et qu’un tiers d’entre eux est classifié TFA : à très faible activité nucléaire. Malgré la « faiblesse » de leur désignation, cette catégorie de déchet n’est pas sans poser de questions de sécurité tout aussi cruciales que pour les déchets plus radioactifs (HA ou MA-VL – voir l’infographie au-dessus). Le projet Cigéo serait-il l’arbre qui cache la forêt ? « En quelque sorte oui, répond le chercheur, on a aujourd’hui une filière des déchets TFA dont le site de stockage situé à Morvilliers dans l’Aube arrive à saturation. Et ce alors même que de nombreux démantèlements de générateurs de vapeur et de réacteurs nucléaires s’annoncent dans la décennie. »
Installations nucléaires en démantèlement en France (source : IRSN)
Le sujet est d’autant plus important que cet accroissement des stocks de déchets relance le débat houleux de la « libération » de ceux présentant la plus faible radioactivité. « Il s’agirait de les réinjecter dans les filières traditionnelles de gestion des déchets, ou de les recycler pour refaire des routes, des bétons, des ferrailles… ». Emmanuel Martinais regrette en outre que ces questions ne fassent pas partie du débat public. « Les médias sont davantage focalisés sur Bure et cela peut se comprendre. Pourtant, les déchets TFA, bien qu’invisibilisés dans le discours, ne sont pas sans poser de questions, au sein même de la communauté sectorielle (producteurs exploitants, scientifiques, Andra) ». Le Ministère de la transition écologique français a d’ailleurs ouvert la voie à une étude de faisabilité concernant la « libération » de déchets TFA métalliques, dans le plan national de gestion des matières et des déchets radioactifs (PNGMDR) à paraître fin 2020. Il déterminerait un seuil de libération, c’est-à-dire « un niveau de radioactivité au-dessous duquel un déchet nucléaire peut être libéré, c’est-à-dire considéré comme non radioactif, et recyclable dans l’industrie conventionnelle ». Le chercheur relativise : « la perspective d’une libération de ces déchets est encore loin de faire consensus ».
La balance bénéfice-risque du nucléaire affiche un équilibre incertain
La saturation des stockages et les démantèlements à venir ne sont pas les seuls dangers qui pèsent sur l’avenir de la filière des déchets nucléaires. Les entreposer et les confiner sera-t-il suffisant pour prévenir des menaces qui se déploient sur des milliers d’années ? Sécurité des sites de stockage, risque de corrosion au contact avec l’eau ou d’altération du verre (les colis de déchets radioactifs sont composés de matière radioactive vitrifiée) … Et outre ces menaces « quantifiables », un autre type d’aléa est désormais considéré dans les scénarios de gestion des déchets radioactifs : le dérèglement climatique et ses conséquences potentielles sur des structures géologiques dont nous escomptons une certaine stabilité sur le long terme.
Quoi qu’il advienne, ces choix devront s’opérer au regard d’au moins deux externalités positives de l’industrie nucléaire. D’abord, le fait que notre dépendance à l’énergie nucléaire soit salutaire court-terme en ce qui concerne notre bilan carbone (70% du mix-énergétique et pas d’émission de gaz à effet de serre). Ensuite la puissance d’une filière économique historique : 64 départements français ont sur leur territoire une activité économique liée au nucléaire… et autant d’emplois à la clé. La balance bénéfice-risque du nucléaire affiche un équilibre incertain, qui oppose deux types d’empreintes écologiques : faible en émissions carbone à court-terme vs. forte en radioactivité à long terme. Là réside l’obstacle majeure à la prise de décision politique et à la mise en place de concertations dépassionnées.
Pourtant, abandon ou non de l’industrie électronucléaire, la gestion des déchets relève d’une responsabilité économique, écologique et sociale majeure. Elle exige des efforts de transparence, d’inclusion, de sécurité et de réversibilité dont le dénominateur commun se retrouve dans les laboratoires de recherche, tant en sciences fondamentales que sociales.
Notes :
1> Bilan électrique 2019, RTE, février 2020.
2> Le becquerel détermine l’unité de la radioactivité et est calculé en désintégration/ seconde
3> Espèce atomique radioactive, définie par son nombre de masse, son numéro atomique et son état énergétique nucléaire (Définition de l’Agence de Sureté Nucléaire).
4> Éclatement d’un noyau lourd, par exemple d’uranium ou de plutonium, en deux parties sous l’effet d’un bombardement de neutrons.
La transmutation comme planche de salut ?
Une des pistes explorées pour résoudre la problématique de la durée de vie de certains éléments radioactifs tient en un mot : transmutation.
Il s’agit – par le biais d’un laser de haute puissance ou d’un accélérateur de particules – de modifier la structure atomique de certains éléments radioactifs. Nous sommes loin du vieux rêve alchimiste de transformation du plomb en or, mais il s’agit bien de modifier le noyau d’un atome dont la durée de vie se compte millions d’années pour le transformer en un autre qui verra sa radioactivité réduite à néant en quelques décennies. Le projet européen MYRRHA (Multi-purpose hYbrid Research Reactor for Hightech Applications) développe un prototype de réacteur nucléaire piloté par un accélérateur linéaire de particules qui permettrait de désintégrer les actinides mineurs du combustible (les éléments dont la demi-vie est la plus longue), promettant de réduire drastiquement la durée de radiotoxicité des déchets les plus radioactifs. Les chercheurs caressent l’espoir d’un « complément potentiel au stockage géologique pour la gestion sûre et à long terme des déchets radioactifs de haute activité et de longue durée de vie » ainsi que le titre le document de position du centre belge d’étude de l’énergie nucléaire qui porte scientifiquement le projet.
Nathalie Moncoffre relativise l’avènement de cette solution. « Par rapport au volume de déchets à traiter, je pense que cette piste scientifique n’est pas à considérer avant très longtemps, d’autant plus qu’elle ne serait pas applicable aux déchets déjà conditionnés » prévient-elle. Notons également que la quantité d’énergie nécessaire à ce type d’opération est très importante – révélant par là un nouveau paradoxe : à quel point devons-nous consacrer de l’énergie à gérer les déchets que cette énergie produit ?
Gérard Mourou, a été récompensé en 2018 du prix Nobel de physique, pour ses travaux sur les lasers à très haute intensité, dont une des applications majeures pourrait être cette transmutation des déchets nucléaires. Dans son allocution après avoir reçu la prestigieuse récompense, le chercheur déclarait qu’« à l’avenir, l’énergie nucléaire est sans doute le meilleur candidat à la transmutation par laser à haute intensité ». La science finira-t-elle par développer des solutions qui « nettoieront » les déchets engendrés par les innovations qui ont précédé ? L’espoir est permis en s’accrochant à la définition qu’André Comte-Sponville fait de la science « un ensemble ordonné de paradoxes testables, et d’erreurs rectifiées. »
Bibliographie :
- Ogorzelec-Guinchard L. Signalétique de l’apocalypse, Terrain, n°71, 2019
- Garcier R., Verrax F. Critiques mais non recyclées : expliquer les limites au recyclage des terres rares en Europe, Flux, n°108, 2017
- Garcier R. Disperser, confiner ou recycler ? Droit, modes de gestion et circulations spatiales des déchets faiblement radioactifs en France, L’Espace géographique, N°43, 2014
- La Méthode scientifique Déchets nucléaires : un débat radioactif, France Culture, décembre 2019