RGN N° 1 Janvier-Février 2006 p. 122–127

Impact of Advanced Fuel Cycles on Waste Management

Résumé

Le Comité de Développement Nucléaire de l'OCDE/AEN a mis en place un groupe de travail sur l'impact des cycles de combustible avancés sur les politiques de gestion des déchets. Cette étude fait suite à une série d'études sur les problématiques de Séparation Isotopique et de Transmutation ; elle prolonge l'étendue des scénarios au-delà de ceux qui sont centrés sur l'ADS et se focalise sur les problématiques de déchets. Cet article fait le bilan sur les principales conclusions de ces travaux qui sont sous presse.

La vision résultant de l'étude précédente se trouve confirmée. Il est possible d'établir une progression stratégique vers une réduction maximale du terme source des déchets et vers une valorisation maximale des ressources en uranium. Notre ensemble de 9 scénarios et de 4 variantes conduit d'abord à une réduction de l'activité des déchets en brûlant d'abord le plutonium et ensuite les actinides mineurs ; il en résulte une réduction de la consommation de l'uranium, au fur et à mesure que la proportion des réacteurs rapides dans le parc s'accroît jusqu'à 100 %. Nos résultats, en plus de traiter de l'impact fondamental sur les ressources en uranium et sur les déchets transuraniens, décrivent l'impact sur les problématiques de gestion de déchets, à savoir l'activité à 1000 ans, la chaleur résiduelle à 50 et à 200 ans, le volume de déchets de haute activité et la dose maximale résultant des différentes conceptions de stockages définitifs souterrains dans différentes roches d'accueil. L'intégration a été facilitée par le suivi des coûts de cycle de combustible et de leur part dans le bilan des coûts. L'ensemble des indicateurs est normalisé par TWh d'électricité produite.

Les principales conclusions de cette étude confirment que :

- La consommation d'uranium est liée à la proportion de réacteurs rapides dans chaque scénario ; tous les scénarios qui s'appuient sur les LWR diffèrent entre eux de moins de 30 % en consommation d'uranium,

- Le flux de déchets transuraniens est l'indicateur le plus sensible aux détails des scénarios. En effet, le multirecyclage divise le flux TRU qui est envoyé aux déchets par un facteur 5 ; les schémas à combustion plus élevée permettent une réduction supplémentaire du flux concerné allant jusqu'à deux ordres de grandeur,

- La chaleur résiduelle, importante pour la conception des stockages définitifs souterrains, varie au plus d'un facteur 4 si la durée de refroidissement avant le stockage est limitée à 50 ans. Au cas où l'on tiendrait compte de durées de refroidissement de 200 ans, tous les scénarios de consommation d'actinides mineurs conduiraient à une réduction supplémentaire d'un ordre de grandeur de la charge calorifique,

- Les volumes de déchets de haute activité, qui définissent également la capacité totale d'un site de stockage donné, sont réduits sensiblement dès lors que le cycle ouvert est abandonné ; on peut parvenir à une réduction supplémentaire d'un ordre de grandeur en évoluant vers une consommation plus importante d'actinides mineurs et vers une utilisation moindre d'uranium.

Les solutions de stockage définitif peuvent tenir compte de tous les flux de déchets envisagés, exception faite de deux cas notables : le sel comme roche-hôte demande une charge calorifique afin d'accélérer la convergence (scellement naturel de l'ouvrage), et aucune conception actuelle de stockage définitif ne considère la possibilité de recevoir des cibles d'américium, intenses émettrices de neutrons en même temps que très chaudes. Toutefois, seul un très faible volume de telles cibles est nécessaire.

- La dose maximale relâchée dans la biosphère à tout moment en conditions normales reste pour l'ensemble des scénarios et des concepts examinés bien au-dessous des seuils acceptés de radioprotection ; l'impact des scénarios se fait donc non pas sur le risque du stockage définitif, mais sur sa conception détaillée, par l'intermédiaire de la charge calorifique et du volume de déchets. Cela intègre des considérations technico-économiques et pourrait avoir un impact significatif sur la capacité d'un site spécifique de stockage définitif, en termes de TWhe produits avant la saturation du site. Des multiplications de capacité de 5 à 20 sont envisageables,

- Les coûts totaux des systèmes du réacteur et des cycles de combustible associés mettent en lumière une faible sensibilité aux scénarios, aucun scénario ne dépassant de plus de 15 % le coût du plus simple (cycle à stockage direct). Les incertitudes sur les valeurs, d'autant plus grandes que le scénario est plus innovant, sont du même ordre,

- Les coûts du cycle de combustible sont directement corrélés au nombre d'opérations de retraitement. Les coûts importants attribués à titre conservatif aux processus plus novateurs, tels que la pyrochimie, ont un faible impact, du fait des très faibles flux massiques en cours de traitement (les coûts de cycle de combustible sont inférieurs d'un ordre de grandeur aux coûts du réacteur). Les considérations économiques ne devraient donc pas déterminer les choix de scénario,

- Les déchets de moyenne activité et de faible activité ne diffèrent pas de façon significative entre les scénarios ; cette affirmation est relativisée par les incertitudes sur les données disponibles et sur les estimations réalisées ; néanmoins, l'impact de ces flux de déchets sur l'aspect coût se trouve bien au-dessous du niveau actuel d'incertitude sur les coûts,

- L'ensemble des scénarios est calculé à l'équilibre ; dans cette approche, quelques scénarios stockent indéfiniment certains flux massiques, tels que l'uranium appauvri ou le curium. Cette limitation disparaît lorsqu'on considère les scénarios comme une séquence d'étapes sur le chemin qui mène à un parc constitué uniquement de réacteurs rapides qui font du multi-recyclage de tous les actinides.

La principale conclusion de cette étude est que la large gamme de cycles avancés, dont on ne donne ici qu'une sélection limitée, permet d'établir des passerelles entre les choix stratégiques dans le domaine des ressources d'uranium et ceux liés à l'optimisation des sites et des capacités des stockages définitifs, tout en gardant au même niveau l'impact des stockages définitifs sur la santé, ainsi que l'impact financier global sur les cycles de combustible. Etant donné la flexibilité des cycles de combustible avancés en cours de développement, on peut donc concevoir à un coût acceptable de nouveaux cycles de réacteur qui sont à la fois plus efficaces en termes de ressources et générateurs de moins de déchets.