La gestion des déchets radioactifs, en particulier ceux issus du combustible nucléaire usé, représente un défi majeur en raison de leur radioactivité persistante pendant des centaines de milliers d’années. Le stockage en couche géologique profonde est aujourd’hui considéré comme une solution potentielle pour isoler ces déchets de l’environnement et des populations humaines sur le très long terme. Cet article explore les avantages et les inconvénients de cette approche, en se basant sur le projet CIGEO en France et d’autres expériences internationales.
Introduction
Les centrales nucléaires produisent de l’électricité grâce à la chaleur dégagée par les réactions de fission de l’uranium. Ces réactions transmutent l’uranium en une multitude d’autres éléments chimiques, dont la plupart sont extrêmement radioactifs. Ces déchets de combustible usé sont beaucoup plus radioactifs que l’uranium initial et nécessitent une gestion rigoureuse pour protéger l’homme et l’environnement.
La radioactivité diminue avec le temps, mais reste significative sur des échelles de temps très longues. Après un siècle, la radioactivité des déchets de combustible usé est divisée par 10, et après un millénaire, elle est encore divisée par 10. Cette persistance de la radioactivité impose une protection pérenne, sans nécessiter d’action ou de contrôle de la part des générations futures.
Principe du stockage en couche géologique profonde
Le stockage en couche géologique profonde consiste à isoler les déchets radioactifs dans une formation géologique stable, à plusieurs centaines de mètres de profondeur. Cette solution vise à :
- Protéger les déchets des activités humaines courantes.
- Mettre les déchets à l’abri des effets de l’érosion.
- Limiter les circulations d’eau au voisinage des colis pour ralentir leur dégradation et leur dissolution.
- Retarder ou atténuer la migration des radionucléides.
Un stockage profond comporte des puits verticaux ou une descenderie qui permettent d’accéder à la « couche hôte », choisie pour sa stabilité et la faiblesse des circulations d’eau. Des galeries sont creusées pour accéder aux alvéoles où sont placés les colis de déchets. Les vides résiduels des alvéoles sont progressivement comblés par de l’argile gonflante, puis l’accès aux alvéoles est scellé. Après un à quelques siècles, le stockage peut être fermé, étant conçu pour qu’aucune surveillance ultérieure ne soit nécessaire.
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Le fonctionnement du stockage repose sur des barrières successives :
- La matrice et son conteneur.
- Les argiles gonflantes remaniées.
- Le massif rocheux.
Avantages du stockage en couche géologique profonde
- Isolation à long terme : Le principal avantage du stockage géologique profond est d’isoler les déchets radioactifs de la biosphère pour des centaines de milliers d’années. La grande profondeur du site met les déchets à l’abri des influences humaines et des phénomènes naturels tels que l’érosion.
- Stabilité géologique : Les sites de stockage sont choisis pour leur stabilité géologique, caractérisée par une faible sismicité et l’absence de failles actives. La couche argileuse, par exemple, peut s’être déposée il y a des millions d’années et être restée stable depuis.
- Barrières multiples : Le stockage repose sur un système de barrières multiples, comprenant le conditionnement des déchets, les matériaux de remblaiement et la formation géologique elle-même. Ces barrières sont conçues pour ralentir ou empêcher la migration des radionucléides vers l’environnement.
- Solution passive : Une fois le stockage fermé, il est conçu pour ne nécessiter aucune surveillance ou maintenance active. La sûreté du stockage repose sur les propriétés intrinsèques des barrières et de la formation géologique.
- Adaptation aux évolutions : Cigéo est conçu pour stocker les déchets vitrifiés issus du retraitement mais devra aussi être adaptable pour stocker directement le combustible usé si la stratégie de retraitement ou les hypothèses de renouvellement du parc de réacteurs venaient à évoluer. La construction modulaire de Cigéo le permet en principe. Les ouvrages seraient creusés petit à petit, en fonction des besoins. Dans tous les cas, la prise en charge des combustibles usés n’interviendrait pas avant 2080 (les déchets de moyenne activité à vie longue étant stockés en premier), et les galeries correspondantes pourraient être creusées de manière adaptée d’ici là.
Inconvénients et défis du stockage en couche géologique profonde
- Réversibilité limitée : Bien que le principe de réversibilité soit inscrit dans la loi, sa mise en œuvre pratique est complexe. La récupération des colis de déchets pourrait être difficile, voire impossible, en cas d’accident ou de dégradation des installations.
- Risques d’incendie et d’explosion : La présence de déchets bitumineux inflammables et la production d’hydrogène par la corrosion des métaux peuvent créer un risque d’incendie ou d’explosion dans les galeries de stockage.
- Infiltrations d’eau : L’eau est un ennemi déclaré des stockages souterrains. Les infiltrations d’eau peuvent corroder les conteneurs de déchets et faciliter la migration des radionucléides. L’expérience du site de Asse II en Allemagne, où des infiltrations d’eau ont provoqué des contaminations radioactives, illustre ce risque.
- Risques sismiques : Bien que les sites de stockage soient choisis pour leur faible sismicité, le risque de tremblements de terre ne peut être totalement exclu. Un séisme pourrait endommager les installations de stockage et provoquer des rejets radioactifs.
- Difficultés techniques : La construction et l’exploitation d’un stockage géologique profond sont des opérations complexes qui nécessitent des technologies de pointe. Le creusement des galeries, la manutention des déchets et la surveillance du site présentent des défis techniques importants.
- Acceptation sociale : Le stockage géologique profond suscite une forte opposition de la part de certains groupes et populations locales. Les craintes liées à la sûreté, à l’environnement et à la santé publique peuvent rendre difficile l’acceptation d’un tel projet.
- Coûts élevés : Le développement et la construction d’un stockage géologique profond représentent un investissement considérable. Les coûts incluent la recherche et le développement, la construction des installations, l’exploitation du site et la surveillance à long terme.
- Maintien de la mémoire : Il est essentiel de conserver la mémoire du stockage sur des échelles de temps très longues, afin d’éviter toute intrusion accidentelle ou volontaire dans le futur. Cela pose des défis en termes de communication, d’archivage et de transmission des connaissances aux générations futures.
- Impact du creusement sur l’étanchéité de la roche : Même si la roche possède initialement d’excellentes propriétés de confinement (une bonne étanchéité), le creusement de la partie souterraine de l’installation conduit à l’endommager, ce qui la rend plus perméable. De plus, lorsque les ouvrages d’accès sont ultimement bouchés (scellés), l’existence de fissures dues à un endommagement pourrait permettre à la radioactivité de contourner les scellements.
Exemples de projets de stockage géologique profond
- CIGEO (France) : Le projet CIGEO vise à construire un stockage géologique profond pour les déchets de haute et moyenne activité à vie longue dans la couche argileuse du Callovo-Oxfordien, près de Bure. Le projet est actuellement en phase de développement et suscite de nombreux débats et controverses.
- WIPP (États-Unis) : Le Waste Isolation Pilot Plant (WIPP) est un site de stockage de déchets radioactifs militaires de moyenne et faible activité à vie longue, situé dans une formation saline au Nouveau-Mexique. Le site a été mis en service en 1999, mais a connu plusieurs incidents, dont un incendie et une contamination radioactive en 2014.
- Onkalo (Finlande) : Le projet Onkalo est un stockage géologique profond pour les déchets de combustible nucléaire usé, situé dans une formation rocheuse près de Olkiluoto. La construction du site a commencé en 2004 et devrait être achevée dans les années 2020.
- ASSE II (Allemagne) : Le site de Asse II est une ancienne mine de sel utilisée pour stocker des déchets radioactifs entre 1967 et 1978. Le site a connu des infiltrations d’eau massives, provoquant des contaminations radioactives. L’extraction des déchets a été décidée après 2030, pour un coût estimé entre 5 et 10 milliards d’euros.
Avis des experts et organismes de sûreté
En France, deux établissements publics surveillent le projet Cigéo :
- L’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) a demandé à l’Andra de revoir plusieurs points du projet concernant la sécurité, les moyens de surveillance, la possibilité d’intervenir en cas de contamination et les conséquences d’un incendie de colis de déchets bitumineux.
- L’Autorité de Sûreté Nucléaire (ASN) considère que le dossier examiné apporte peu d’éléments concernant les modalités de surveillance en phase d’exploitation et après fermeture du stockage, et que certains sujets nécessitent des compléments.
Ces avis soulignent les doutes sur la faisabilité de Cigéo au vu des nombreuses questions scientifiques qui restent sans réponse.
Alternatives au stockage géologique profond
Plusieurs alternatives au stockage géologique profond ont été proposées, notamment :
- L’entreposage de longue durée : Cette option consiste à entreposer les déchets dans des installations de surface ou souterraines, en attendant de trouver une solution de gestion plus durable. L’entreposage permet de surveiller les déchets et d’intervenir en cas de problème, mais il nécessite une maintenance active et ne résout pas le problème de l’élimination finale.
- La séparation-transmutation : Cette technique vise à séparer les éléments radioactifs les plus dangereux des déchets et à les transmuter en éléments moins radioactifs ou stables. La séparation-transmutation pourrait réduire la quantité et la durée de vie des déchets à stocker, mais elle est encore en phase de développement et présente des défis techniques et économiques importants.
- Le stockage à sec en sub-surface : Les combustibles irradiés des centrales seraient ainsi stockés ou entreposés de façon pérenne, sans aucun retraitement, dans des galeries creusées à faible profondeur, d’où ils pourraient être surveillés en permanence et extraits à tout moment, dans l’éventualité d’une solution technique. Une méthode qui serait aussi applicable aux déchets de haute activité actuellement entreposés à l’usine Orano (ex-Areva) de la Hague, après la période de refroidissement nécessaire.
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