Les piscines de stockage de combustible nucléaire jouent un rôle crucial dans la gestion du cycle du combustible nucléaire. Elles assurent un entreposage sûr et temporaire des combustibles usés, permettant leur refroidissement et la décroissance de leur radioactivité avant leur traitement ou leur stockage définitif.
Combustible Nucléaire : Définition et Cycle de Vie
Le combustible nucléaire contient des radionucléides fissiles, principalement des isotopes de l'uranium et du plutonium. Ces isotopes ont la capacité de se diviser lorsqu'ils sont frappés par un neutron, libérant ainsi de l'énergie. Qu'ils soient neufs ou usés, les combustibles nucléaires sont considérés comme des matières radioactives. Ils peuvent être en cours d'utilisation dans les réacteurs, en attente d'utilisation, ou entreposés après utilisation.
Un combustible usé est un combustible nucléaire qui a été irradié dans le cœur d'un réacteur et qui en est définitivement retiré. Après leur utilisation, ces combustibles sont entreposés dans des piscines spécifiques, souvent appelées "piscines BK", situées dans les centrales nucléaires. Cette étape est essentielle car la puissance thermique dégagée par les combustibles usés est trop importante pour permettre leur transport immédiat. Ils sont refroidis en moyenne pendant deux ans avant d'être envoyés vers les installations de La Hague, exploitées par Orano.
Rôle et Fonctionnement des Piscines de Stockage
L'entreposage sous eau en piscine est particulièrement adapté aux combustibles dégageant une forte puissance thermique. L'eau possède un pouvoir caloporteur élevé, et les systèmes actifs de refroidissement associés permettent de maintenir les températures des gaines de combustible à des niveaux bas. Les capacités d'entreposage des combustibles usés sont donc constituées des piscines BK des centrales nucléaires et des piscines des installations de La Hague.
Chaque année, l'usine Orano la Hague reçoit environ 1 100 tonnes de combustibles usés, qui sont initialement entreposés en piscine. Ce volume est ensuite réduit car environ 90 % de ces combustibles sont traités pour être recyclés, soit sous forme de MOx, soit sous forme d'uranium recyclé.
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Capacités de Stockage et Risque de Saturation
La capacité totale disponible des piscines BK est d'environ 5 400 tonnes de métaux lourds (tML). Les piscines du site de La Hague ont une capacité opérationnelle maximale d'environ 14 000 tML.
Plusieurs éditions du Plan National de Gestion des Matières et Déchets Radioactifs (PNGMDR) ont souligné la question de la valorisation des combustibles usés, en concluant que la majorité d'entre eux sont valorisables. Cependant, le PNGMDR 2013-2015 a également mis en évidence la faiblesse des capacités d'entreposage disponibles, en particulier en cas d'aléas affectant le cycle du combustible. Ce même plan a demandé aux producteurs de réaliser une analyse comparée des impacts environnementaux des différentes stratégies de gestion du combustible usé.
La cinquième édition du PNGMDR affine l'horizon de saturation des capacités d'entreposage, en tenant compte des aléas potentiels affectant les usines du cycle du combustible. Il s'assure également que les producteurs, notamment EDF, mettent en place les capacités supplémentaires nécessaires. L'ASN alerte les industriels depuis 2010 sur une possible saturation des bassins en 2030, voire dès 2024 en cas de dysfonctionnement de la filière.
Solutions pour Augmenter les Capacités de Stockage
Face aux risques de saturation, plusieurs solutions sont envisagées :
- Densification des piscines existantes: Cette technique consiste à augmenter la capacité d'entreposage dans les piscines existantes en optimisant l'espace disponible. Orano la Hague a proposé cette solution en remplaçant les paniers de réception actuels par des paniers plus denses.
- Construction de nouvelles piscines: EDF prévoit la construction d'une nouvelle piscine d'entreposage à La Hague. Ce projet a fait l'objet d'une concertation publique.
- Optimisation du recyclage des combustibles: En recyclant une grande partie des matières nucléaires, on réduit l'accumulation des combustibles usés en piscine. EDF recycle actuellement une fois le combustible usé, et des recherches sont en cours pour permettre le multi-recyclage.
Enjeux et Défis
Le projet de construction d'une nouvelle piscine à La Hague suscite des débats, notamment en ce qui concerne la dépollution du terrain et la gestion des anciens paniers de combustible, marqués par la radioactivité. Des associations antinucléaires expriment des inquiétudes quant à l'impact environnemental du projet et à la prolongation de la durée de vie de l'usine de retraitement de La Hague.
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Le Haut Comité pour la Transparence et l'Information sur la Sécurité Nucléaire (HCTISN) souligne qu'une accumulation non maîtrisée de matières ou déchets radioactifs pourrait avoir des répercussions sur le fonctionnement des centrales nucléaires, pouvant conduire à la fermeture de réacteurs par manque d'espace pour accueillir les combustibles usés.
Transport des Combustibles Usés
Après quelques années de refroidissement dans les piscines des réacteurs nucléaires, les combustibles usés sont acheminés vers l'usine Orano la Hague par route, par voie ferroviaire ou par mer. Le transport s'effectue dans des emballages spécifiques conçus pour résister au feu, à l'immersion et aux chutes.
La première opération réalisée sur le site d'Orano la Hague est le déchargement de ces emballages.
Recyclage des Combustibles Usés
Le recyclage des combustibles usés permet de valoriser une grande partie des matières nucléaires, réduisant ainsi le volume de déchets ultimes à stocker. Actuellement, EDF recycle une fois le combustible usé. Chaque année, une centaine de tonnes de combustibles MOx usés sont entreposées dans les piscines du site Orano la Hague en attente d'un traitement ultérieur.
Orano a déjà réalisé des opérations de traitement des combustibles MOx usés par le passé. Un programme de R&D a été lancé pour industrialiser un procédé de multi-recyclage à grande échelle dans les réacteurs à eau pressurisée. L'introduction d'un assemblage test en réacteur est prévue à l'horizon 2025-2028.
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Piscines Nucléaires : Sûreté et Sécurité
Une piscine nucléaire est un lieu d'entreposage sécurisé pour les combustibles usés avant leur traitement. L'eau joue un rôle essentiel en arrêtant les rayonnements radioactifs et en assurant le refroidissement des combustibles. Les combustibles usés séjournent en piscine, sous 9 mètres d'eau en moyenne, pendant environ 5 ans, période durant laquelle leur température et leur radioactivité diminuent naturellement.