Problématique : Le problème des déchets nucléaires est depuis quelques années devenue un vif sujet de débat à propos notamment des risques liés à leur stockage, en France et dans le Monde. Bon nombre de personnes s’inquiètent des dangers de ceux-ci sur l’environnement et sur l’Homme, ainsi que sur les techniques mises en œuvre pour limiter les risques de contaminations qu'ils représentent même après leur stockage. Qu'advient-il alors de ces déchets nucléaires et quels dangers représentent-ils ?

Nous allons essayer de répondre à cette question, en deux parties :

I- Enfouissement, stockage des déchets.
      1) Qu’est ce qu’un déchet nucléaire ?
      2) Conditionnement et stockage des déchets nucléaires.
            a) Le conditionnement.
            b) Le stockage.
            c) La gestion.

II- Les dangers pour l’environnement, pour l’homme.
      1) Les dangers des déchets nucléaires.
            a) Les risques pour l’environnement.
            b) Les effets sur l’homme.
      2) Quelles peuvent être les solutions.

I- Enfouissement, stockage des déchets.

Les premières centrales nucléaires françaises apparaissent dès la fin de la seconde guerre mondiale. Avec elles naissent les déchets nucléaires, ou déchets radioactifs. Ils sont très souvent nocifs pour l’environnement, pour les êtres vivants, d’où la nécessitée de les triés, de les conditionnés et de les stockés. L’objectif est de parvenir à leur gestion dans le long terme, et ainsi d’assurer à l’homme et à son environnement, une protection contre toutes les contaminations ou émissions radioactives.

1) Qu’est ce qu’un déchet nucléaire ?
Les déchets nucléaires sont les produits, comme tous les autres types de déchets, des activités humaines et principalement de l’activité industrielle. L’industrie nucléaire produit des déchets aux caractéristiques particulières : ils ont une durée de vie très importante pour la plus part, ils exigent de ne pas se trouver en contact avec des lieux de vie et ils dégagent, pour certains d’entre eux, de la radioactivité qui va en diminuant avec le temps.
La radioactivité, c’est la propriété que présentent certains corps de se transformer spontanément en d’autres corps en émettant des rayonnements, c’est à dire en transmettant de l’énergie sous la forme de particules (l’énergie corpusculaire) ou d’ondes (l’énergie électromagnétique). On appelle donc déchets nucléaires toute matière dont la radioactivité ne permet pas le rejet dans le milieu naturel, et dont on ne prévoit pas d’utilisation futur dans l’industrie nucléaire.
On distingue trois types de déchets nucléaires, en fonction de leur niveau de radioactivité :

• Les déchets de catégorie A : Ils sont faiblement radioactifs. Leur durée de vie est de quelques dizaines d’années. Ils représentent 90% des déchets radioactifs. Ils proviennent principalement du procédé de retraitement, les gants, blouses, bottes utilisées dans les centrales. Ils peuvent contenir des rayons alpha.
  

• Les déchets de catégorie B : Ils sont faiblement et moyennement radioactifs. Leur durée de vie est de quelques centaines à quelques milliers d’années. Ils dégagent une quantité importante de rayon bêta, et sont contaminés en rayon alpha.
  

• Les déchets de catégorie C : Ils sont fortement radioactifs. Leur durée de vie est de plusieurs milliers d’années. Ils dégagent des rayons gamma, très pénétrant.
  

Les risques présentés par les déchets radioactifs sont de plusieurs ordres : la contamination, par transport dans l’air et dans l’eau, l’irradiation, la criticité (risques de production spontanée d’une réaction nucléaire). Il est donc nécessaire de stocker et de conditionner ces déchets dans les meilleures conditions.

2) Conditionnement et stockage des déchets nucléaires.

Dans ces dix dernières années, la naissance d’une prise de conscience des problèmes environnementaux a permis d’accroître les efforts pour créer et améliorer les options techniques de stockage, prises ou proposées, et de les faire valider.
La méthode utilisée consiste d’abord à trier les déchets radioactifs en trois catégories A, B, C (voir en 1), de façon à adapter à chaque cas les mesures à prendre pour leur conditionnement et leur stockage.

• Les déchets de catégorie A : Les déchets de catégorie A (faiblement radioactifs), dont la décroissance radioactive est relativement rapide, sont insérés dans du béton ou dans des résines et stockés en surface à la Hague ou dans des centre de stockage de l’Aude et de la Manche (une partie est entreposée dans l’attente du stockage géologique). On espère que leur nocivité disparaîtra totalement en trois cents ans.
  

• Les déchets des catégories B et C : Ce sont des déchets de longues durée de vie et hautement radioactifs nécessitant un conditionnement fiable, avant un stockage définitif à grande profondeur.
  

a) Le conditionnement.

Pour les déchets de catégorie B, le conditionnement se fait par leur insertion dans des bétons ou des bitumes. Pour les déchets de catégorie C (dégageant de la chaleur), on utilise le procédé de la vitrification, mis au point par le Commissariat à l’Énergie Atomique (C.E.A.) chargé de développer la recherche nucléaire, et réalisé en continu depuis 1978 à l’atelier de vitrification de Marcoule. La vitrification consiste à élaborer un verre (résistant aux différentes agressions externe envisageables telles que l’eau, le feu, les agents chimiques, etc...) dont les produits de fission sont l’un des constituants.

Elle s’effectue en plusieurs étapes. Après les cinq années de désactivation en cuve de stockage intermédiaire, les solutions de produits de fission sont soumises à l’évaporation. Les résidus obtenues sont calcinés, et prennent l’apparence d’une poudre. Celle-ci s’écoule dans un four de fusion, alimenté en même temps par des granulés de verre. Le mélange est fondu à 1 150 °C. Le verre radioactif en fusion est ensuite coulé dans des conteneur en acier inoxydable, fermés par un couvercle soudé. Les conteneurs sont placés dans des puits métalliques verticaux, eux mêmes disposés dans des fosses bétonnées.
La technique de vitrification, assure un conditionnement fiable pour plusieurs centaine d’années et permet également de réduire le volume des déchets très radioactifs (les 2 000 m³ de déchets à vie longue, B et C, produit chaque année en France ne représentent plus que 100 m³ après vitrification). Les déchets vitrifiés, du fait de leur forte radioactivité (même après leur conditionnement), dégagent une chaleur importante et nécessitent un refroidissement pendant plusieurs années, par circulation d’air puis par convection naturelle.

b) Le stockage.

Qu’allons nous faire de nos déchets nucléaires une fois conditionnés ? Si cette question paraît comme fondamentale, et quelle aurait due être posée dès le début de l’utilisation de cette source d’énergie à des fins militaires ou civiles, les réponses ont tardé à venir des décennies durant et continuent de nourrir un vif débat. Depuis la fin de l’immersion au fond des fosses marines, le stockage des déchets radioactifs s’effectue surtout en surface, soit en piscine, soit à sec dans des containers étanches. Mais ces formes de stockage ne sont que provisoires. En effet, les autorités françaises ont mis sur pied un projet d’enfouissement des déchets, dans des couches géologiques, à grande profondeur. Cependant l’enfouissement de ces déchets sur un très long terme ne va pas sans poser des problèmes : quasi-impossibilité à déplacer les déchets, même si la situation l’exige ; impossibilité de garantir l’imperméabilité sur une durée d’un million d’années, et l’on sait que l’eau peut diffuser la radioactivité vers la surface etc... Actuellement, aucun stockage profond n’est disponible pour un confinement de déchets à vie longue.

Les formations géologiques adaptées au confinement sont les massif granitique et les formation argileuse. En plus d’une grande stabilité à long terme, ces massif offrent une capacité naturelle à retenir la radioactivité.
L’objectif d’un stockage profond reste cependant maintenu pour les années 2015 - 2020.

Les déchets nucléaires posent donc de sérieux problèmes pour leur enfouissement de manière définitive dans des couches géologiques profondes. L’augmentation constante de leur volume impose une gestion globale de tous ces déchets.

c) La gestion des déchets.

La gestion des déchets est assurée par l'Agence Nationale pour la gestion des Déchets RAdioactifs (ANDRA). Créée en 1979, l'agence a trois missions : la gestion industrielle des déchets radioactifs à vie courte, la recherche de solutions de gestion à très long terme pour les déchets à vie longue et l'inventaire des déchets se trouvant sur le territoire national. Elle s'occupe également de l'acheminement de tous les déchets nucléaires (des centrales nucléaires mais aussi des hôpitaux, des centres de recherches etc.) sur des sites de stockage et assure la traçabilité des déchets. Ce principe de la "traçabilité des colis" consiste à identifier et suivre chaque colis de déchets depuis sa fabrication chez le producteur jusqu'à son stockage dans les centres de l'ANDRA. Les colis sont contrôlés au cours de leur fabrication et identifiés par un numéro.

II- Les dangers pour l’environnement, pour l’homme.

1- Les dangers des déchets nucléaires.

Les principaux problèmes de contamination de l’environnement propres à l’industrie nucléaire se situent au niveau des usines de retraitement des combustibles irradiés (la Hague, en France, par exemple).
Depuis plusieurs années, les usines de la Hague sont la cible des associations anti-nucléaire.
Les usines de la Hague sont en fait un gigantesque complexe chimique et nucléaire. Les combustibles usés très radioactifs qui arrivent des centrales y subissent de nombreux traitements : après avoir été cisaillés et dissous dans des bains d’acide, des manipulations physico-chimiques complexes permettent de séparer les différentes matières radioactives qu’ils contiennent. Les matières manipulées sont tellement dangereuses que toutes les opérations se font de manière automatique et à distance.
Mais les usines de la Hague sont aussi un grand centre de production de déchets radioactifs. Chaque opération en génère une grande quantité car chaque objet ou matière en contact avec de la radioactivité devient souvent lui-même un déchet nucléaire. Ainsi, on estime que le retraitement de chaque tonne de combustible usé entraîne la production de 16 m³ de déchets radioactifs de haute, moyenne ou faible activité – contre environ 3 m³ par tonne en cas de stockage direct sans retraitement. Si l’on tient compte des rejets radioactifs liquides ou gazeux, on arrive au chiffre de 50 m³ par tonne et 85 m³ par tonne si l’on inclut les déchets générés par le démantèlement des installations de retraitement.

a- Les risques pour l’environnement.

Des effluents gazeux radioactifs sont produits à presque toutes les étapes du processus de retraitement et de conditionnement des produits et des sous-produits, ainsi qu’au cours des travaux de maintenance.
Beaucoup de gaz radioactifs sont rejetés dans l’air sans rétention, même si la Cogéma cherche à résoudre ce problème.
Les usines de la Hague rejettent quotidiennement des centaines de milliers de litres (source Greenpeace) d’un cocktail de produits radioactifs divers : strontium, ruthénium , rhodium, antimoine, etc. (Notons que l’antimoine est un poison très violent, qui fut jadis utilisé dans l’antiquité).
Les rejets liquides et gazeux permanents de l’ensemble des installations nucléaires (mines d’extraction d’uranium, usines d’enrichissement, centrales, usines de retraitement…) entraînent une accumulation de la radioactivité dans l’environnement, ce qui laisse planer le doute d’un danger pour la nature et la population.

b- Les effets sur l’homme.

La pollution nucléaire se traduit par une augmentation de la quantité d’irradiation à laquelle l’homme est en moyenne soumis dans son environnement par exposition externe ou interne (respiration, alimentation). Cette pollution ajoute en effet son action à celle de l’irradiation naturelle  (rayons cosmiques, «vents» solaires, radioactivité de l’air, des roches, etc.) à laquelle tous les êtres vivants sont soumis en milieu terrestre. Elle est en France d’environ 2.4 mSv par an. En l’absence de guerre nucléaire, la seule cause d’irradiation aiguë à laquelle les populations humaines peuvent être exposées résulterait d’un accident qui surviendrait dans des installations  nucléaires civiles ou à des déchets hautement radioactifs.
Le principal risque auquel l’espèce humaine est exposée – en l’absence de conflit thermonucléaire – provient de la contamination de sa nourriture par le phénomènes de bioconcentration des radionucléides dans les chaînes trophiques terrestres et aquatiques.
On a pu de la sorte observer une concentration de tels éléments dans diverses chaînes alimentaires de l’homme, soit en raison de la pollution de sols par des retombées radioactives, soit à cause du rejet, dans les eaux, d’effluents dilués par des usines de retraitement de combustibles irradiés. Pour les populations humaines exposées, la pollution nucléaire se traduit par une augmentation de la probabilité de mutations génétiques provoquées par l’exposition permanente à de faibles doses de radiations. Les experts estiment qu’un doublement de la dose d’irradiation naturelle à laquelle l’homme est soumis augmenterait de 20% le taux de mutation, et qu’une exposition à une dose de 2 rems (20 mSv) par an pendant toute une vie accroîtrait de 10% la mortalité par le cancer.

En conséquence, la Commission internationale de radioprotection a établi des normes qui indiques que l’on ne doit pas dépasser une dose d’irradiation annuelle de 3 rems (30 mSv) chez les travailleurs de l’industrie nucléaire, de 0,3 rem (3 mSv) chez les «individus isolés» qui vivent au voisinage d’installations nucléaires. Enfin la norme indique une dose de 0,5 rem (5 mSv) (le double de la dose moyenne d’irradiation naturelle) pour l’ensemble des populations humaines. Une autre conséquence redoutable de la pollution nucléaire pour les populations humaines tient, en certaines circonstances, en la contamination des sols qui peut rendre certaines zones inhabitables pendant des décennies (cas de la zone d’exclusion de Tchernobyl).

L'accident de Tchernobyl (1986).


C'est l'image que les français ont du risque nucléaire.


• Circonstances :
  Perte de contrôle des réacteurs RBMK (réacteur à eau bouillante de grande puissance), très différents de ceux qui équipent les centrales françaises.
  
  
• Type d'accident :
  Fusion du cœur et perte du confinement.
  
  
• Conséquences immédiates :
  - Atteintes corporelles graves des employés et services de secours mal informés : 30 morts.
  - Rejets dans l'atmosphère d'une grande quantité de produits radioactifs : 135 000 personnes évacuées dans un rayon de 30 km.
  
  
• Conséquences retardées :
  - Pollution de l'environnement (évacuation de 3 000 km²).
  - Atteintes de l'écosystème de cette zone.
  - Contamination des individus, avec effet de cumul (air, alimentation contaminés).
  
  
• Conséquences très tardives :
  Les doses reçues dans les 30 km, allant de 10 à 350 mSv (près du site), pourraient entraîner une augmentation de mortalité par cancer de 1 pour 1 000 à 1 pour 500 (difficilement vérifiable).
  
  
• Effets Tchernobyl en France :
  - 0,005 à 0,97 mSv (pour mémoire au voisinage d'un site EDF : 0,04 mSv/an).
  - La dose maximum pour les individus les plus sensibles de l'Est de la France a été de 0,97 mSv ; pour la RFA de 1,9 mSv (la limite admissible réglementaire en France est de 5 mSv).
  

EFFETS CONCRETS
Les rayonnements provoquent des ionisations ou des excitations des molécules aboutissant à la formation de radicaux libres. Ces effets vont être d’autant plus graves qu’ils se produisent au niveau du noyau des cellules où se trouvent les molécules d’ADN (modification de liaisons, cassure de brin…). L’action des rayonnements au niveau des membranes cellulaires provoque la formation de radicaux libres entraînant une fragilisation des membranes (effet Petkau). Notons que ces effets s’appliquent bien sûr à toutes les autres espèces animale, à différents degrés de gravité.

Le sievert (Sv) évalue les effets des rayonnements ionisants sur la matière vivante. A dose égale, les effets de la radioactivité sur les tissus vivants dépendent de la nature du rayonnement (alpha, bêta, gamma…), de l’organe concerné et bien sûr du temps d’exposition.
Le sievert est une unité très grande dont on utilise couramment des sous-multiples :
1 mSv = 1 millisievert = 0,001 Sv
1 ySv   =   1 microsievert = 0,000 001 Sv

Effets somatiques.

mSv	Effets sur l'homme en fonction des équivalents de dose
4500	Dose létale 50/60 (50 % mortalité en 60 jours si pas de traitement).
3000	Perte cheveux, rougeur de la peau.
2000	Atteinte moelle osseuse, anémie, infections, hémorragie.
1000	Nausées, vomissements.
300	Anomalies minimes sur formule sanguine (diminution de certains globules blancs).
50	Limite annuelle d'exposition pour les travailleurs.
5	Limite annuelle d'exposition pour la population.
1 à 2	Irradiation naturelle moyenne en France par an.
1	Radio pulmonaire (irradiation locale).

Effets génétiques.

Augmentation des mutations (par modification de la molécule d’ADN contenue dans le noyau des cellules sexuelles), pouvant apparaître après plusieurs générations des cas d’anomalies génétiques dues à une mauvaise distribution chromosomique selon la CIPR, Commission Internationale de Protection Radiologique (42 anomalies génétiques viables pour 10 000 personnes recevant une dose de 1 Sv).

Qu’est-ce qu’une mutation ?

Les mutations sont des altérations ou des substitutions dans le matériel génétique. Elles vont de la simple mutation sans impact évident sur le sujet à la grande et majeure modification dans les chromosomes qui peuvent même parfois se traduire par des chromosomes manquants ou de trop.
Les mutations peuvent se produire naturellement en raison des erreurs occasionnelles dans la réplique d'ADN pendant la division de cellules. La réplique n'est pas toujours  précise à 100% en copiant les millions d'unités centrales dans une molécule d'ADN. Des mutations peuvent également être provoquées par exposition au rayonnement.

2) Quelles peuvent être les solutions ?

Aujourd'hui, aucune solution n'a été trouvée pour "l'élimination" des déchets. Devant la grande quantité déjà produite et qui ne fera qu'augmenter si le programme nucléaire ne s'arrête pas, les discours farfelus d'il y a vingt ans ont cessé.
Le stockage dans des silos bétonnés très résistants, technique utilisée en France, permet d'exercer un contrôle sur l'état du stockage, mais aussi de récupérer les conteneurs si des techniques plus fiable de retraitement sont mises au point. Le stockage dans les profondeurs des formations géologiques, technique employée en Allemagne dans les ancienne mines de sel, est apparemment la méthode la plus sûre car ces dépôts se trouvent complètement isolés de notre environnement immédiat; mais rien n'indique que cet isolement ne sera pas rompu un jour par des tremblements de terre ou par le ruissellement des eaux.
D'autres techniques, comme l'enfouissement dans les glaces polaires ou l'évacuation hors de la Terre par fusée, ont été envisagées, mais leur mise en place se heurte à des obstacles difficilement surmontables. La destruction par transmutation, qui serait la technique idéale, pose cependant de nombreux problèmes, et rien n'indique qu'ils seront un jour résolus.
Aucune solution technique ne permet d'éliminer les déchets. Exiger des crédit importants pour que les scientifiques travaillent sur ce problème, fasse disparaître les déchets pour éviter un enfouissement est un leurre. La transmutation des déchets nucléaires étudiée il y a une vingtaine d'années ne permet pas d'envisager cette élimination :

• Les produits de fission et d'activation ne sont pas transmutables en produits à vie courte sous l'effet des neutrons des réacteurs.
  

• Les produits transmutariens à vie longue comme le plutonium, ne sont pas transmutables en radioéléments à vie courte. Par capture de neutrons ils peuvent être fissiles, donc disparaître, en laissant derrière eux des produits de fission radioactifs. Cela n'est possible qu'avec des neutrons rapides produits dans Phénix et Superphénix mais le rendement est tellement faible que l'intérêt pratique est nul pour l'élimination industrielle des déchets déjà produits, hélas, en quantité énorme. C'est pourtant ce prétexte qui avait été utilisé par une commission de scientifiques pour maintenir en survie Superphénix.
  

En définitive, pour se débarrasser des déchets radioactifs, l'industrie est assez désarmée, car elle ne peut ni détruire ni modifier les rayonnement émis. Elle ne peut protéger l'homme et le milieu naturel qu'en diminuant la densité du rayonnement par dilution ou interposition d'écrans. L'unique solution mise en œuvre en France pour diminuer le volume inquiétant de ces déchets, consiste à déshydrater totalement les effluents et à insolubiliser par vitrification à haute température les déchets radioactifs qu'ils renferment. Les "cylindres de verre" ainsi obtenus peuvent être stockés sous contrôle, dans des locaux adéquats, voire dans des mines de sel désaffectées.
Mais qui prétendrait pouvoir se porter garant de l'étanchéité des containers pendant de telles durées? Il faut bien convenir que la seule solution rationnelle du problème des déchets de l'industrie nucléaire tient en la découverte d'une technologie nouvelle qui permettrait de les détruire physiquement. En l'absence de techniques parfaitement fiables pour le long terme, l'accumulation des déchets radioactifs sur Terre est sans doute le risque le plus important que l'industrie nucléaire fasse courir à l'homme.