Présentation
Auteur(s)
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Robert GUILLAUMONT : Professeur d’Université - Correspondant de l’Académie des sciences - Membre de l’Académie des technologies
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Les annexes présentées dans cet article complètent l’article BN 3 661 « Déchets radioactifs. Perspectives de gestion » où on a examiné quelles voies pourraient être empruntées pour réduire l’inventaire de radiotoxicité des déchets nucléaires (stratégie de séparation-transmutation) et leur impact radiologique à très long terme en cas de stockage géologique (stratégie de séparation-transmutation et/ou stratégie de séparation-conditionnement spécifique). Ces deux stratégies ont en commun la séparation de certains éléments des combustibles nucléaires usés ou de cibles et combustibles particuliers de transmutation : actinides et produits de fission. Ces séparations nouvelles demandent des recherches. Il en est de même des conditionnements spécifiques de ces éléments séparés dans des matrices céramiques. Ces annexes développent les principes des différentes séparations en cours d’étude et font le point sur les matrices de conditionnement envisagées.
L’étude complète du sujet comprend les articles :
— Déchets radioactifs- Gestion - Déchets radioactifs. Gestion ;
— Déchets radioactifs- Perspectives de gestion - Déchets radioactifs. Perspectives de gestion ;
— BN 3 662 - Déchets radioactifs. Perspectives de gestion : annexes (le présent article).
L'expertise technique et scientifique de référence
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- Version courante de juil. 2010 par Robert GUILLAUMONT
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Principes de la séparation poussée. Annexe 13. Matrices de conditionnement pour éléments séparés en cours d’étude. Annexe 3
3.1 Objectif et méthodologie
L’objectif est d’obtenir pour ces matrices une durabilité supérieure d’un facteur 100 à celle des verres nucléaires et, par conséquent, un confinement des éléments au moins égal à ce facteur. S’agissant d’éléments séparés, les matrices peuvent être adaptées individuellement aux propriétés chimiques des éléments. La radiotoxicité des radionucléides à vie longue associés aux éléments séparés, à l’exutoire d’un stockage géologique qui renfermerait des colis à matrice céramique ayant ces performances, pourrait être réduite par un facteur comparable à celui qu’apporterait la transmutation, mais bien évidemment sans diminuer l’inventaire de radiotoxicité globale puisqu’il ne s’agit pas de destruction des radionucléides.
Les composés chimiques de base utilisés pour incorporer les éléments ou radioéléments séparés sont essentiellement des oxydes et des phosphates (ou des silicophosphates ou des vanadophosphates) substituables. Cela signifie que, par un jeu subtil de remplacements d’ions, ces composés peuvent incorporer les actinides ou les éléments à confiner en quantités plus ou moins importantes. Les solides qui en résultent sont les matrices de confinement et l’usage est de leur donner le nom des composés de base, bien que leur composition soit évidemment différente (en particulier les formules chimiques peuvent comporter des coefficients non entiers).
Quelques fois les composés de base sont des composés des éléments à confiner et donc les matrices.
On cherche à obtenir les composés sous forme de céramiques monophasées par frittage de poudres. Le frittage consiste à soumettre les poudres à une haute pression, à froid, puis à porter les pastilles ainsi obtenues à haute température. C’est une technique maîtrisée au plan industriel pour fabriquer les pastilles de combustibles UOX et MOX. Une autre voie est la fusion de mélanges appropriés, également utilisée en milieu radioactif, mais elle est difficile à contrôler pour obtenir par refroidissement des solides monophasés. Une qualité essentielle d’une matrice monophasée est son homogénéité au niveau microscopique.
Les mécanismes d’altération des composés de base et/ou des matrices, ainsi que le relâchement...
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Matrices de conditionnement pour éléments séparés en cours d’étude. Annexe 3
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