227 Les Découvertes Radioactivité et déchets radioactifs Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs
Différentes catégories de déchets radioactifs Production annuelle de déchets en France par habitant T oute activité humaine produit des déchets. L utilisation industrielle de la radioactivité engendre chaque année des déchets radioactifs qui doivent être pris en charge dans les meilleures conditions de sécurité, en fonction de leur niveau de radioactivité et de leur durée de vie. La mission de l Andra consiste à assurer la gestion de tous les déchets radioactifs produits en France pour protéger les générations actuelles et futures, conformément à la loi du 30 décembre 1991. Quelques définitions * Il s'agit de déchets radioactifs conditionnés en colis 2 On appelle déchet radioactif toute Source : Inventaire national des déchets radioactifs et des matières valorisables - Edition 2006 3 substance dont aucun usage n'est prévu, et dont le niveau de radioactivité ne permet pas la décharge sans contrôle dans l environnement. Les déchets radioactifs sont classés selon deux critères : leur niveau d activité, c est-à-dire la quantité de rayonnement émis, qui conditionne les protections à utiliser contre la radioactivité ; leur période radioactive, qui permet de définir la durée de leur nuisance potentielle. On distingue les déchets à vie courte des déchets à vie longue, selon que la période des éléments radioactifs qu ils contiennent est inférieure ou supérieure à 30 ans. Quatre familles de déchets radioactifs 2 Déchets de faible et moyenne activité (FMA) 3 Déchets de faible activité à vie longue (FAVL) 1 Déchets de très faible activité (TFA) à vie courte Ce sont soit des déchets contenant du radium, dont Leur radioactivité est très proche de la radioactivité naturelle. Les déchets TFA sont surtout des gravats ou des ferrailles issus en grande majorité du démantèlement des installations nucléaires. Ils sont pris en charge au Centre Il s agit de blouses, d outils, de filtres... qui proviennent principalement de l industrie nucléaire (EDF, Cogéma, CEA) mais aussi de plus de mille petits producteurs comme des laboratoires de recherche, des universités l utilisation intensive à partir des années 1930 a engendré des déchets de sources très variées et dispersées géographiquement, soit des déchets dits graphites provenant essentiellement des premières de stockage TFA situé à Morvilliers, à une cinquantaine et des hôpitaux qui utilisent la radioactivité. centrales électriques. L Andra conduit des projets de de kilomètres de Troyes, dans l Aube. Ils sont stockés en surface au Centre de stockage FMA, situé dans l Aube, qui a pris le relais du Centre de stockage de la Manche en 1992, aujourd hui en phase de surveillance. recherche pour définir des solutions de stockage.
Les producteurs de déchets radioactifs par secteur en France* La radioactivité Un phénomène physique naturel La matière ce qui constitue l air, l eau, la terre, les êtres vivants est composée d éléments extrêmement petits : les atomes. Leur taille est inférieure à un dix millionième de millimètre. Un atome est formé d un noyau (construit à partir de deux sortes de " briques ", les protons et les neutrons) et d électrons qui 4 Au 31 décembre 2004* Volume en m 3 % du volume total Radioactivité par catégorie Déchets TFA 144 498 14 % 0,000 003 % Déchets FMA à vie courte 793 726 76,8 % 0,055 % Déchets FA à vie longue 47 124 4,6 % 0,013 % Déchets MA à vie longue 45 518 4,4 % 8,23 % Déchets HA 1 851 0,2 % 91,70 % * source : Inventaire national des déchets radioactifs et des matières valorisables - Edition 2006 gravitent autour. Seule une centaine de variétés d atomes est stable, comme l hydrogène ou le carbone 12. Ceux-ci n ont pas de propriété radioactive et vont rester identiques à eux-mêmes indéfiniment. En revanche, plus de deux mille atomes sont instables. C est le cas de l uranium, du tritium ou du plutonium, qui 5 contiennent un surplus d énergie interne et 4 Déchets de moyenne activité (MA) et haute activité à vie longue (HAVL) Ces déchets sont issus des usines de fabrication et de traitement des combustibles usés sortis des centrales nucléaires et des centres de recherche. L Andra mène un programme scientifique pour étudier la faisabilité d un stockage souterrain, notamment grâce au Laboratoire de recherche souterrain de Meuse/Haute- Marne. se transforment spontanément en d autres atomes. Ils émettent alors cette énergie sous forme de rayonnements, jusqu à ce qu ils retrouvent leur stabilité : c est le phénomène de la radioactivité. L unité de mesure de la radioactivité est le becquerel (Bq). Un becquerel correspond à une désintégration d atome par seconde. Activité Durée de vie Vie très courte < 100 jours Vie courte (VC) < 30 ans Vie longue (VL) > 30 ans Très faible activité (TFA) (environ1 à 100 Bq/g) Centre de stockage TFA de l Aube* Faible activité (FA) (environ100 à 100 000 Bq/g) Moyenne activité (MA) (environ 100 000 à 100 millions Bq/g) Déchets gérés en laissant décroître la radioactivité sur place Centre de stockage FMA de l Aube A l étude pour les déchets tritiés A l étude (déchets radifères, déchets graphites) A l étude dans le cadre de la loi de programme du 28 juin 2006 Haute activité (HA) (en moyenne 10 milliards Bq/g) A l étude dans le cadre de la loi de programme du 28 juin 2006 * Pour les résidus de traitement du minerai d uranium, des stockages spécifiques à proximité des sites de production sont mis en œuvre.
Exemples de radioactivité naturelle P armi les nombreux atomes présents dans la nature - des centaines de variétés -, beaucoup sont radioactifs. On trouve ces éléments radioactifs dans tout l environnement, y compris dans le corps humain. Niveau de radioactivité et durée de vie Certains éléments ont, naturellement, une faible activité, d autres sont très radioactifs : de quelques dizaines à plusieurs millions de milliards de becquerels par unité de mesure. Par ailleurs, la durée d émission des rayonnements est très variable. Cette transformation s effectue selon un rythme propre à chaque élément radioactif, d une fraction de seconde pour le polonium 214 à 4,5 milliards d années pour l uranium 238. C est ce qu on appelle la période radioactive, temps au bout duquel une quantité donnée de produit radioactif perd spontanément la moitié de sa radioactivité. Ainsi, la radioactivité est divisée par quatre après deux périodes, par huit après trois périodes... Trois principaux types de rayonnements Rayonnement alpha : émission de particules composées de noyaux d atomes d hélium, dont la portée dans l air est de quelques centimètres. Ces particules sont arrêtées par une simple feuille de papier. Rayonnement bêta : électrons, qui pénètrent de plusieurs mètres dans l air. Il suffit d une feuille d aluminium ou d une vitre de verre pour les arrêter. Elle disparaît donc rapidement pour les éléments à période Rayonnement gamma : rayonnement courte et très lentement pour ceux à période longue. électromagnétique beaucoup plus 6 Définitions Becquerel (Bq) : unité de mesure de la radioactivité Gray (Gy) : Ainsi, selon un phénomène physique naturel, la radioactivité - et donc la nocivité - des déchets radioactifs diminue progressivement avec le temps, à la différence des déchets chimiques comme le plomb ou le mercure, dont la toxicité est pérenne. pénétrant, de même nature que les rayons X. Plusieurs centimètres de plomb ou plusieurs décimètres de béton sont nécessaires pour l arrêter. 7 unité de mesure de l énergie transmise par le rayonnement Sievert (Sv) : unité de mesure de l effet produit Courbe de décroissance radioactive par la radioactivité sur les êtres vivants Plus la période est longue, plus l activité est faible. RADIOÉLÉMENT PÉRIODE ACTIVITÉ MASSIQUE Iode 131 8 jours 4,6 millions de milliards de Bq/g Césium 137 30 ans 3 200 milliards de Bq/g Plutonium 239 24 000 ans 2,3 milliards de Bq/g Uranium 238 4,5 milliards d années 12 300 Bq/g
Radioactivité naturelle, radioactivité artificielle La radioactivité naturelle a une double origine : terrestre et le carbone 14. On décèle du radium qui produit un gaz et cosmique. Lorsque la Terre s est formée, il y a 4,5 milliards radioactif naturel, le radon, dans de nombreuses roches d années, les éléments radioactifs étaient présents. Ceux comme le granite. Il y a également de la radioactivité dans qui restent aujourd hui sont de période longue : potassium les matériaux de construction, dans l eau, l air et les aliments, 40, uranium 238 et thorium 232. Le rayonnement en et même dans notre corps (potassium 40). L exposition provenance du Soleil et des galaxies génère lui aussi en à la radioactivité naturelle n est pas uniforme. Elle augmente permanence des éléments radioactifs comme le tritium avec l altitude et varie en fonction de la nature des roches. Comment se protéger de la radioactivité des déchets? Q u elle soit d origine naturelle ou artificielle, la radioactivité présente des risques pour l homme et pour l environnement. Pour prévenir les risques spécifiquement liés au stockage des déchets radioactifs, les pouvoirs publics établissent des dispositions de sûreté très strictes et en contrôlent la bonne application. En particulier, le concept de stockage inclut diverses " barrières " de protection. 8 9 Les risques liés à la radioactivité Les rayonnements peuvent atteindre l être humain par irradiation externe, c est-à-dire par exposition à une source radioactive, par inhalation ou ingestion de substances radioactives, ou par contact avec la peau. La radioactivité est dangereuse pour l homme dès lors que la quantité d énergie absorbée est trop élevée, parce que l intensité des rayonnements est trop forte ou parce que la durée d exposition près d une substance radioactive est trop longue. Elle peut alors provoquer des brûlures, modifier la vie des cellules et provoquer des cancers, ou entraîner des modifications génétiques. La radioactivité artificielle résulte de l action de l homme. Entre 1945 et 1981, plusieurs centaines d essais d armes nucléaires ont propulsé dans l atmosphère des éléments radioactifs dont on détecte encore la présence. En 1986, l accident de Tchernobyl a notamment provoqué la dispersion de césium 137. Les installations nucléaires sont également à l origine de rejets liquides et gazeux, dans un cadre réglementaire rigoureux et sous le contrôle des pouvoirs publics. Enfin, on sait fabriquer, depuis les années 1930, des éléments radioactifs artificiels utilisés pour les besoins industriels et médicaux. Aujourd hui, les trois quarts de la production d électricité française sont d origine nucléaire. La radioactivité est de plus en plus utilisée comme outil d analyse et de traitement dans de nombreux domaines scientifiques : en médecine, tant pour le diagnostic que pour le traitement des cancers ou la stérilisation du matériel, en chimie, biologie (étude des cellules, fonctionnement du support de l hérédité), géologie (prévision des séismes et des éruptions volcaniques), climatologie, archéologie (protection des objets d art) De même, les utilisations sont multiples dans l agriculture et l industrie : amélioration des cultures, lutte contre les insectes et conservation des aliments ; contrôle des soudures, détection de fuites et d incendies, par exemple. Origine des radiations naturelles et artificielles en France * *1mSv = un millième de sievert
Une dose de 1 msv, c est : Les effets de la radioactivité Radioactivité naturelle 10 Pour déterminer les effets biologiques de la radioactivité d un élément, il faut connaître d une part le type de rayonnement et son intensité, d autre part la sensibilité du milieu qui le reçoit. L effet des rayonnements sur les tissus vivants, ou encore la dose de radioactivité reçue, s exprime en sieverts (Sv). Pour le public, la réglementation autorise une dose annuelle liée aux activités industrielles nucléaires de 1 millisievert (msv). Pour comparaison, la dose relative à la radioactivité naturelle moyenne en France est de 2,4 msv (si on ajoute l exposition d origine médicale, cette dose s élève à 3,5 msv par an et par habitant). Pour les personnes travaillant dans les installations nucléaires, la dose maximale autorisée est de 20 msv. 17 mois en région parisienne 1 an à 1 500 m d altitude 9 mois en région granitique 7 voyages en avion aller/retour Paris-Tokyo ou Paris-San Francisco Radioactivité artificielle la moyenne des actes radiologiques en France, par habitant Une population spécifique : le personnel du nucléaire La radioprotection est l ensemble des mesures destinées à assurer la protection sanitaire des personnes travaillant en contact avec la radioactivité. Ces mesures s appuient sur trois principes de sécurité : utiliser des écrans comme le verre ou le béton ; se tenir à distance de la source radioactive ; limiter le temps d exposition au rayonnement. Les travailleurs pouvant être soumis à des rayonnements (industries nucléaires, médecins, radiologues ) portent un film appelé dosimètre, qui permet de contrôler la quantité de rayonnements auxquels ils sont potentiellement soumis. Des organismes de contrôle publics L'Autorité de sûreté nucléaire assure le contrôle de la sûreté nucléaire et de la protection contre les rayonnements, des publics, des travailleurs, de l'environnement, à l'égard des risques liés à l'utilisation du nucléaire. Elle est placée sous le contrôle des ministres chargés de l'industrie, de l'environnement et de la Santé. 11 Contrôler la sécurité des populations Depuis le début de l exploitation du Centre de stockage de l Aube en 1992, les 17 000 mesures de radioactivité réalisées chaque année sur le site et son environnement montrent que l impact du Centre sur les populations proches est très en dessous des limites fixées par la réglementation. Il en est de même pour le Centre de stockage de la Manche. Confiner la radioactivité des déchets Les déchets radioactifs perdent progressivement leur radioactivité par le phénomène physique de décroissance. Mais en attendant que le niveau de leur radioactivité ait suffisament décru, il faut les isoler pour empêcher la dispersion de matières radioactives dans l environnement. La première barrière est le colis dans lequel sont conditionnés les déchets. Dans le cas des déchets, pris en charge au Centre de stockage de l'aube, un colis typique comprend en moyenne 85 % de béton, qui assure un écran protecteur, et 15 % de déchets. Ces colis sont ensuite rangés dans des ouvrages en béton, qui constituent une deuxième barrière. La troisième, enfin, est le milieu géologique sur lequel est installé le centre de stockage en surface : une barrière argileuse imperméable empêcherait une contamination des eaux en cas de défaillance du stockage. Mesurer la radioactivité Les rayonnements issus de la radioactivité ne sont pas directement perceptibles par l homme. La radioactivité se mesure sur des appareils portables et en lecture instantanée. Les appareils de détection convertissent les électrons créés par le rayonnement en un signal électrique afin de comptabiliser le nombre de désintégrations, c est-à-dire le nombre de becquerels.
Les Essentielles En quelques pages, la collection «Les Essentielles» propose une explication simple et illustrée pour découvrir les déchets radioactifs et l Andra. Les Références Processus, agrément, stockage et traçabilité des déchets... La collection «Les Références» présente les processus industriels mis en œuvre par l Agence pour gérer les déchets radioactifs. Les Périodiques Régulièrement, l Andra publie des brochures relatives au suivi de l environnement de ses centres de stockage et de recherche : elles sont disponibles dans la collection «Les Périodiques», ainsi que les différents journaux de site. Les Découvertes Vidéos, CDroms, images de synthèse et bandes dessinées, certaines images valent mieux qu un long discours. C est pourquoi la collection «Les Découvertes» permet à un large public de comprendre, en images, les principes de la gestion des déchets radioactifs. Les collections de l Andra Sciences et Techniques Faire le point sur les connaissances, présenter les recherches en cours, ainsi que les méthodes et démarches de l Agence, c est l objectif de la collection «Sciences et techniques». Elle propose à un public averti des synthèses et des monographies, publiées sous l égide de l Andra et en partenariat avec d autres institutions scientifiques. Les Rapports Dans la collection «Les Rapports», des bilans, rapports et actes de colloque permettront à un public averti de suivre la progression des recherches de l Agence. Pratiques Industrielles Cette collection propose des documents consacrés aux méthodes de prise en charge et de gestion des déchets radioactifs. Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs Parc de la Croix Blanche 1/7 rue Jean Monnet - 92298 Châtenay-Malabry Cedex Tél. : 01 46 11 80 00 www.andra.fr Andra - Mars 2004-227/E - impression : Juin 2007 Illustrations : Xavier Husson Conception graphique : 1000ans Communication - ISSN 1638-170X