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Nucléaire : l'IRSN pèse les avantages et inconvénients de l'entreposage du combustible irradié en piscine

L'Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire s'est penché sur l'entreposage du combustible irradié en piscine ou à sec. Les deux stratégies ont des points forts et des défauts. Le recours au retraitement des combustibles détermine le choix.

Energie  |    |  Philippe ColletActu-Environnement.com
Nucléaire : l'IRSN pèse les avantages et inconvénients de l'entreposage du combustible irradié en piscine

Ce vendredi, l'Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN) a publié un avis et un rapport sur l'entreposage du combustible nucléaire usé. Ces documents ont été rédigés à la demande de la commission d'enquête de l'Assemblée nationale sur la sûreté et la sécurité des installations nucléaires. Celle-ci a sollicité l'IRSN sur les enjeux de sûreté liés à la stratégie française de gestion du combustible nucléaire irradié. "Nous avons été alerté sur la vulnérabilité des piscines d'entreposage de combustible irradié", explique Barbara Pompili (LRM, Somme), rapporteure de la commission. L'IRSN a donc évalué les avantages et inconvénients d'un entreposage en piscine ou à sec. L'Institut s'est aussi penché sur les stratégies de stockage sur les sites nucléaires ou de manière centralisée, que ce soit à La Hague (Manche) ou à Belleville-sur-Loire (Cher), comme semble l'envisager EDF.

Baisse de la puissance thermique

Pour l'IRSN, les deux types d'entreposage ne répondent pas aux mêmes besoins : l'entreposage en piscine s'impose pour les combustibles peu refroidis et l'entreposage à sec convient aux combustibles très refroidis. Lorsqu'il est retiré d'un cœur de réacteur, un combustible irradié dégage beaucoup de chaleur. Un an après, celle-ci est encore de 7 kilowatts (kW) pour un combustible standard à l'uranium et de 14 kW pour un combustible Mox. Cette puissance thermique doit décroître à 6 kW pour le transport. Quel que soit le dispositif d'entreposage retenu, le combustible doit donc d'abord être entreposé dans la piscine de désactivation du réacteur.

La question de l'entreposage se pose réellement lorsque la puissance atteint 2 kW. A ce stade, il devient possible d'envisager un entreposage à sec, c'est-à-dire un entreposage dans des modules ne contenant pas d'eau et refroidis par convection naturelle. "L'entreposage en piscine est impératif pour les combustibles peu refroidis et l'entreposage à sec convient bien aux combustibles très refroidis", résume la note de l'IRSN. Un combustible standard peut être entreposé à sec après cinq ans de refroidissement en piscine, alors que le Mox doit y séjourner "quelques dizaines d'années", explique Jean-Christophe Niel, directeur général de l'IRSN. Cette durée pourrait être réduite si l'on concevait des conteneurs dimensionnés pour des combustibles plus chauds, mais aujourd'hui la plupart des solutions disponibles reposent sur une puissance thermique admissible de l'ordre de 2 kW.

Le choix du retraitement

Aujourd'hui, la France, le Japon et la Russie ont choisi un entreposage en piscine. Cette solution "est essentiellement liée aux procédés [des usines de retraitement des combustibles usés], les piscines recevant les combustibles étant directement reliées aux ateliers de traitement" de l'usine de La Hague, explique l'IRSN. L'entreposage à sec, choisi par la plupart des autres pays nucléarisés, est, lui aussi, "une solution totalement performante", constate Jean-Christophe Niel.

Le choix est donc essentiellement lié à la volonté, ou non, de retraiter les combustibles usés. Les combustibles étant retraités en moyenne dix ans après leur arrivée dans les piscines de La Hague, "l'intérêt de l'utilisation de [l'entreposage à sec] paraît limité". Toutefois, ce dernier offre une solution face au risque de saturation des piscines de l'usine, notamment si l'usine de La Hague devait être indisponible sur une longue durée. Le site accueille déjà 9.970 tonnes de combustible, pour une capacité d'environ 14.000 tonnes. Au rythme actuel, il sera saturé d'ici 2030, explique Jean-Christophe Niel. Si un incident rendait indisponible l'usine de retraitement, la saturation serait plus rapide. A l'inverse, la réduction progressive de la part du nucléaire à 50%, prévue par la loi de transition énergétique redonne des marges de manœuvre en réduisant le volume de combustible envoyé dans le Cotentin.

Robustesse des piscines à long terme

En matière de sûreté, chaque solution a ses avantages et ses inconvénients. L'eau des piscines d'entreposage a un pouvoir caloporteur élevé qui permet d'évacuer efficacement la chaleur des combustibles. Mais la médaille a son revers : les piscines nécessitent des systèmes actifs de refroidissement. L'inertie thermique facilite la mise en œuvre de moyens de secours en cas de perte des systèmes de refroidissement, mais "une perte prolongée de refroidissement sans apport d'eau pourrait entraîner des conséquences très importantes pour l'environnement". Du côté de l'entreposage à sec, les principaux avantages sont le refroidissement passif qui limite les contraintes d'exploitation, la construction modulaire qui s'adapte aux besoins et une conception plus simple et robuste. En revanche, la surveillance directe du vieillissement des crayons de combustible n'est pas possible. Toutefois, "en cas d'accident, le nombre de combustibles concernés, moins important, et la puissance thermique de ces combustibles, plus faible, entraîneraient des conséquences plus limitées pour l'environnement", explique l'IRSN.

Même si le sujet n'est pas ouvertement évoqué, la question de la future piscine centralisée d'EDF est en filigrane. Actuellement, explique Jean-Christophe Niel, l'IRSN étudie le dossier de cet équipement proposé par EDF pour pallier l'absence de capacité d'entreposage d'ici 2030. Elle devra faire "l'objet d'une conception particulièrement robuste [et] d'une exploitation permettant une surveillance adaptée", surtout si elle est destinée à accueillir du Mox sur plusieurs décennies. Le directeur général de l'IRSN insiste sur le fait qu'elle devra être conçue "pour une durée séculaire", ce qui est "inhabituelle". Une chose est acquise : elle sera protégée par une enceinte résistant aux avions. Mais de nombreux points restent à trancher. Devra-t-elle être calibrée pour résister au séisme maximum actuel ou celui anticipé d'ici 150 ans ? Comment assurer que le béton et les liners en inox résisteront sur de telles durées ? Faut-il prévoir plusieurs bassins pour offrir des solutions de repli en cas d'accident sur un bassin ? Des réponses devront être apportées rapidement : il faut dix ans pour contruire une telle installation, évalue l'IRSN.

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