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Introduction
La France a fait le choix du retraitement de ses combustibles à uranium naturel enrichi (UNE) avec le conditionnement des déchets liquides et solides et ceux de l’uranium et du plutonium qui sont entreposés en vue de leur recyclage éventuel. Ce choix se traduit par la production de plusieurs types de déchets qui vont des déchets très faible activité (TFA) aux déchets de moyenne activité à vie longue (MA-VL) et déchets de très haute activité (THA).
Au titre des MA-VL se comptent majoritairement les déchets solides, constitués des armatures métalliques des assemblages combustibles (tronçons de gaines, grilles de maintien et embouts), qui sont lavés, puis placés dans un étui métallique qui sera comprimé par une presse de 2 500 tonnes. Les galettes de métal compacté obtenues, sont empilées dans un conteneur en acier obturé par un couvercle soudé, pour constituer le colis de déchet standard compacté : CSD-C (voir Annexe 1).
Afin de réduire l’activité des effluents radioactifs rejetés en mer par les usines de La Hague, Areva a mis en œuvre depuis 1990, leur traitement par évaporation, suivi d’une calcination (environ 400°C) et d’une vitrification. Le colis de déchets vitrifiés obtenu dénommé CSD-B est un déchet MA-VL.
Les THA concernent les déchets liquides qui renferment les produits de fission et les actinides mineurs. Ils sont traités par évaporation suivie d’une calcination qui transforme la plupart des éléments en oxyde. Le calcinat obtenu, mélangé à la ″fritte de verre″ borosilicatée [1], est chauffé par induction dans un pot à environ 1 100°C, puis coulé à chaud dans un conteneur en acier réfractaire, fermé par un couvercle soudé, formant le colis de déchet standard vitrifié : CSD-V (voir Annexe 1).
La première usine de La Hague, UP2, qui a été mise en actif en mai 1966, avait retraité fin 1990, 4 896 tonnes de combustible de la filière dite à uranium naturel graphite gaz (UNGG) utilisés dans les réacteurs des centrales EDF de Chinon, Saint-Laurent des Eaux, Bugey.
C’est en 1972 que le Commissariat à l’Energie Atomique (CEA) envisage de procéder également au retraitement des combustibles à oxyde d’uranium enrichi utilisés dans les réacteurs à eau légère. En janvier 1974, un décret autorise le CEA à modifier l’usine UP2-400 qui retraite des combustibles à uranium naturel de la filière UNGG [2], afin d’y implanter un atelier de traitement des combustibles oxydes appelé ″Haute Activité Oxyde″ (HAO).
Dès mai 1976, les premiers tonnages de combustibles à oxyde d’uranium enrichi pour réacteurs à eau légère (14,6 tonnes) sont retraités dans ’HAO’ à La Hague. Il s’agissait de combustibles de clients étrangers, car les premiers réacteurs français à eau légère (Fessenheim N°1 et N°2) n’ont été connectés au réseau d’EDF qu’en avril et octobre 1977. Les premiers déchargements de combustibles irradiés des réacteurs à eau légère français, mis en refroidissement, ne datent donc que de 1980.
Les premiers contrats étrangers de retraitement de combustibles irradiés
La première série de contrats de retraitement de combustibles à oxyde d’uranium, contractés entre 1972 et 1976 avec cinq pays (l’Allemagne, la Belgique, le Japon, les Pays-Bas et la Suisse), portait sur un total de 512 tonnes de combustibles irradiés, retraités dans HAO.
Ces contrats, d’abord signés par le CEA, puis par sa filiale Cogema, ne prévoyaient aucun retour de déchets. Ces combustibles irradiés, livrés entre 1973 et 1981, ont été retraités entre mai 1976 et fin 1995.
Une deuxième série de contrats, passés avec les mêmes pays, a suivi ces débuts du retraitement oxyde. Ils ont porté sur un total de 9 683 tonnes avec des conditions de retour des déchets. Le retraitement de ces combustibles a été entièrement réalisé dans la nouvelle usine UP3, financée par les cinq pays clients, au prorata des tonnages à retraiter.
Le tableau 1 présente les tonnages retraités pour les deux types de contrats et les cinq pays.
Tableau 1 : Tonnages de combustibles oxydes étrangers retraités à La Hague
Source : [Areva 2011], Nota : les tonnages ne concernent que le métal lourd initial (uranium avec ou sans plutonium) contenu dans le combustible neuf. Ils ne comprennent ni l’oxygène présent dans les oxydes d’uranium et de plutonium, ni les masses métalliques des assemblages (gaines, grilles, embouts).
L’ensemble de ces contrats a porté sur le retraitement de 10 195 t de combustibles irradiés dont seuls 9 683 t font contractuellement l’objet de renvoi de déchets, dont le nombre et la nature ont été définis lors de la signature des contrats de retraitement : environ 5 390 colis standard de déchets vitrifiés (CSD-V) et 7 060 colis standard de déchets compactés [3] (CSD-C) [Areva 2021], soit un total de 12 450 colis (2 419 m3 hors tout). Voir en Annexe 1, la présentation des colis CSD-C et CSD-V.
Les autres contrats étrangers
D’autres contrats ont été signés, mais depuis la loi [4] du 28 juin 2006, ces derniers ne peuvent plus être signés directement entre l’exploitant de La Hague et le client étranger. Ils doivent faire l’objet d’un accord intergouvernemental et de modalités particulières sur les entrées des combustibles irradiés et le retour des déchets. Ces accords font l’objet d’un décret publié au Journal Officiel.
Des accords intergouvernementaux ont été signés avec :
- L’Italie en novembre 2006 (235 tonnes devant être livrées entre début 2007 et fin 2015). Sur les 221,8 tonnes livrées fin 2015, 87% du tonnage combustible livré ont été retraités fin 2020
[Orano 2021a], page 38. - Les Pays-Bas (contrats signés en février 2009 portant sur 108,8 tonnes). L’ensemble des tonnages livrés entre 2011 et 2018 (106,4 t) étaient retraités fin 2020 [Orano 2021a] p.40. Un deuxième accord intergouvernemental a été signé en 2012 et porte sur des livraisons qui vont de la signature de l’accord à fin 2049. Sur les 24,35 t livrées, 71% ont été retraitées [Orano 2020] p. 43.
- La Belgique en avril 2013 avec des livraisons qui pourront être réalisées jusqu’avant la fin 2025. Sur les 195,6 tonnes de combustibles livrées fin 2019, 87,5% ont été retraitées fin 2020 [Orano 2021a] p. 45.
- L’Australie en novembre 2017 avec des livraisons prévues entre le début 2019 et la fin 2034. Fin 2020, 553,7 tonnes ont été livrées et devront être retraitées avant la fin 2034 [Orano 2021a] p. 47.
Le tableau 2 fait le bilan des contrats signés avec des clients étrangers après la loi de juin 2006. 88,9% du tonnage de combustibles irradiés, livrés dans le cadre de ces contrats, ont été retraités fin 2020. Le tonnage en attente de retraitement ne représente que 0,61% du tonnage total des combustibles irradiés entreposés dans les piscines de La Hague.
Tableau 2 : Bilan des tonnages de combustibles relevant des contrats étrangers post 2006
| Pays | Tonnages livrés | Tonnages retraités | Tonnages entreposés |
|---|---|---|---|
| Australie | 0,554 | 0 | 0,554 |
| Belgique | 195,6 | 171,1 | 24,5 |
| Italie | 221,77 | 192,84 | 28,93 |
| Pays-Bas | 106,37 | 106,37 | 0 |
| 24,35 | 17,3 | 7,05 | |
| Total | 548,644 | 487,61 | 61,034 |
Source : [Orano 2021a]
La situation des piscines de La Hague
Le tableau 3 présente un état des tonnages de combustibles retraités et de ceux entreposés dans les usines de La Hague et dans les piscines de réacteurs. La quasi-totalité du tonnage de combustible irradié en refroidissement appartient à EDF. Les usines de La Hague retraitent en moyenne 1 085 tonnes/an tandis que 9 955 tonnes sont en refroidissement dans les quatre piscines fin 2020.
Tableau 3 : Tonnages retraités et entreposés à La Hague (LH) en fin d’année
| Année | Tonnages retraités EDF et étrangers | Tonnage total retraité EDF et étrangers | Tonnage MOX entreposé (EDF+ LH) | Tonnage total entreposé à LH EDF et étrangers |
|---|---|---|---|---|
| 2010 | 1 049 | >26 000 (61%) | 387 + 900 | 9 539 (99,6%) |
| 2011 | 1 045 | >27 000 (62%) | - | 9 709 (100%) |
| 2012 | 1 023 | 28 569 (64%) | - | 9 790 (100%) |
| 2013 | 1 031 | >29 750 (65%) | 1 540 | 9 759 (99,7%) |
| 2014 | 1 217 | 30 972 (66%) | 1 615 | 9 676 (99,6%) |
| 2015 | 1 206 | 32 177 (68%) | 1 724 | 9 712 (99,7%) |
| 2016 | 1 118 | 33 296 (69%) | 1 840 | 9 778 (99,6%) |
| 2017 | 983 | 34 279 (69%) | 2 030 | 9 970 (99,6%) |
| 2018 | 1 009 | 35 288 (70%) | 2 140 | 10 053 (99,6%) |
| 2019 | 1 214 | 36 502 (71%) | 2 270 | 9 883 (99,5%) |
| 2020 | 1 035 | 37 537 (72%) | - | 9 955 (99,6%) |
Nota : Les chiffres entre-parenthèses représentent la part française. Les tonnages MOX sont inclus dans le tonnage total des combustibles irradiés entreposés à La Hague. Les tonnages fournis par l’Andra ajoutent aux MOX les 145 tonnes de combustibles RNR (41 t Phénix et 104 t Superphénix) [Andra 2009] page 95/242.
Fin 2015 il y avait un total de 11 568 tonnes d’UNE irradiés entreposées à La Hague et à EDF [Andra 2016].
Sources : [Areva 2008] à [Orano 2021a], [Andra 2009], [Andra 2010], [Andra 2012], [Andra 2016] à [Andra 2021].
Au début des années 1990, La Hague préparait le renvoi aux clients des déchets de haute et moyenne activité et mettait en place un système comptable permettant de calculer ce que le retraitement allait produire comme déchets radioactifs : l’activité des déchets vitrifiés (colis de déchets HA appelés CSD-V) et les masses de déchets compactés (colis de déchets MA appelés CSD-C), des activités et des masses qui correspondent à celles des tonnages de combustible reçus, pour être retraités [5].
Comme il n’est pas possible d’envoyer aux différents clients les déchets résultant strictement de chacun de leurs combustibles retraités, l’exploitant a été imaginé un système de répartition équitable des déchets issus du traitement des combustibles. Il a proposé un système comptable permettant le suivi des entrées de combustibles irradiés et des sorties de déchets de l’usine de La Hague. Ce système, appelé système Exper (Expédition des résidus), a été approuvé par arrêté (02/10/2008) du ministre chargé de l’énergie [ASN 2020].
Un système d’unité fait correspondre à l’activité des tonnages de combustibles irradiés un nombre d’Unité d’Activité de Résidu (UAR) et au poids de leurs structures métalliques, un nombre d’Unité de Masse de Résidu (UMR), exprimé en kilogrammes.
Au nombre d’UAR, l’exploitant fait correspondre un nombre de colis de déchets vitrifiés de haute activité (CSD-V et CSD-U [6]) et au nombre d’UMR, un nombre de colis de déchets compactés de moyenne activité (CSD-C), qui seront expédiés au client. Ces deux nombres de colis sont fournis au client, dès réception des combustibles irradiés à La Hague.
Le retour des déchets aux clients
L’expédition des premiers conteneurs de déchets vitrifiés de haute activité (CSD-V) a débuté en 1995 vers le Japon, et celle des déchets compactés (CSD-C), en 2009 vers les Pays-Bas.
Les premiers colis de déchets vitrifiés de moyenne activité (CSD-B), produits par l’évaporation des effluents radioactifs [7], ont été expédiés en 2015.
Selon les données publiées par Orano [Orano 2021], fin 2020, 96,1 % des colis de déchets vitrifiés (CSD-V et CSD-B) correspondant aux 9 683 tonnes de combustibles irradiés retraités pour les clients étrangers, ont été expédiés.
Le tableau 4 présente l’évolution de la production des déchets vitrifiés (CSD-V et B), des déchets compactés (CSD-C) et celle des expéditions de déchets HA-MA aux clients étrangers.
Le nombre total de colis vitrifiés à envoyer aux 5 clients initiaux est de 5 370 CSD-V + 213 CSD-B [Orano 2021] soit 5 583 colis vitrifiés, et celui des colis compactés à 7060 CSD-C, soit une moyenne de 0,577 colis de déchets vitrifiés et 0,729 colis de déchets compactés par tonne de combustible retraitée.
A partir de 2016, les pourcentages des colis vitrifiés (CSD-V et B) expédiés du tableau 4 sont calculés, car les rapports annuels d’Areva-Orano calculent des pourcentages sans les CSD-B expédiés, mais en ajoutant aux cinq clients initiaux, les colis envoyés en Australie (20 CSD-U, expédiés en 2015, déchets vitrifiés provenant de combustibles à uranium naturel gainés de molybdène).
Tableau 4 : Evolution des nombres de colis de déchets vitrifiés et de déchets compactés produits, expédiés ou entreposés à La Hague
Sources : [Areva 2008] à
[Areva 2017] puis [Orano 2018] à [Orano 2021] pour l’ensemble des données.
Nota :
(1) Les chiffres entre-parenthèses représentent la part du total des colis expédiés en fin d’année.
(2) Les chiffres entre-parenthèses représentent la part française des colis entreposés (CSD-V et U, CSD-C).
Les déchets non encore retournés aux clients étrangers
La grande majorité des déchets vitrifiés (17 978 CSD-V et 732 CSD-U) entreposés à La Hague fin 2020 appartiennent à la France (99,1%) et le retour de ce type de déchets aux clients étrangers est quasiment réalisé.
En tenant compte des 20 colis CSD-U envoyés en Australie en 2015 [Areva 2015], ce sont 5 299 CSD-V et 57 CSD-B qui ont été expédiés aux cinq clients étrangers fin 2020 soit 5 356 colis sur 5 583, ou 95,9% du total à expédier.
Le retour des déchets compactés contraste fortement avec le bilan des déchets vitrifiés, car fin 2020, seuls 16,7% des 7060 colis de déchets CSD-C ont été expédiés aux clients. Les 83,3% restant sont toujours entreposés à La Hague (5 881 colis) fin 2020.
Ils appartiennent en quasi-totalité à deux pays clients : l’Allemagne (58,1% # 4102 colis) et au Japon (25,0% # 1765 colis), soit 99,8% des CSD-C restant à envoyer aux clients étrangers.
Le cas des déchets compactés de l’Allemagne
Jusqu’à fin 2016, Areva notait dans tous ses rapports annuels que les expéditions vers l’Allemagne devaient commencer à compter de 2012, mais à partir de cette date les rapports ajoutaient la mention suivante : Cette date doit être revue du fait du réexamen préalable des critères de sûreté liés à l’entreposage en emballage, conduisant à une modification de la conception de ce type d’emballage. Comme la situation était inchangée fin 2020, il semble que cet argument n’était pas très fondé. Il est plus vraisemblable que l’Allemagne, contrainte de créer une nouvelle installation nucléaire destinée à l’entreposage des déchets radioactifs de moyenne activité à vie longue, rencontrait plus de difficultés sociales, politiques et financières que techniques
, pour réaliser ce projet d’entreposage de déchets radioactifs.
Le cas des déchets compactés du Japon
Si l’expédition des déchets vitrifiés CSD-V au Japon s’est achevée courant 2007, il était prévu d’initier le retour des déchets compactés CSD-C en 2013 [Areva 2008]. Mais dans le rapport de l’année 2013 d’Areva [Areva 2014], ce retour était reporté à 2015.
En 2015, un nouveau glissement pour 2017 est opéré au motif d’un étude en cours concernant un bâtiment d’entreposage des CSD-C au Japon [Areva 2016]. Fin 2020, la situation est inchangée et le rapport d’Orano indique que l’étude est toujours en cours [Orano 2021]. Une situation qui ressemble fort à celle de l’Allemagne avec probablement des difficultés de mêmes natures.
Un accord d’Orano avec l’Allemagne pour le retour des déchets
Un accord d’Orano avec l’Allemagne, en date du 17 août 2021 [WAJSBROT 2021], vient de bouleverser les principes règlementaires [8], établis depuis 2008, qui définissent des règles entre l’exploitant des usines de La Hague et ses clients étrangers. Les deux comptabilités qui servent de base au retour des déchets provenant du retraitement sont remises en cause : celles du bilan des activités du combustible et du bilan des masses métalliques des structures d’assemblages combustibles.
L’accord prévoit d’échanger les 4104 colis de déchets compactés MA-VL (CSD-C) et 135 colis de déchets vitrifiés MA-VL (CSD-B) avec 100 colis de déchets vitrifiés [9] HA-VL (CSD-V) et un complément financier de plus d’un milliard d’euros (le chiffre exact n’a pas été rendu public).
Cet accord, qui déroge aux dispositions relatives aux bilans d’activités et de masses arrêtées en 2008, a nécessité une modification règlementaire [10] préalable en juillet 2021. Le nouveau décret permet des dérogations [11] en matière de reprise des déchets.
L’Allemagne a pour sa part confirmé dès le 10 juin 2021, sa possibilité de mobiliser le ″Fonds de financement de l’élimination nucléaire″ allemand (KENFO) afin de permettre le financement de cette solution [HAEHNSEN 2021]. En termes de transports de déchets, le transfert unique par train des 100 colis de déchets vitrifiés de haute activité (CSD-V) se fera au lieu et place des dix-sept convois pour le transport de plus de 4 200 déchets compactés et vitrifiés de moyenne activité.
Il est vraisemblable que ce nouvel accord ouvrira la voie à un accord similaire avec le Japon.
L’impact théorique comparé du stockage des déchets allemands dans CIGEO
Nous allons tenter d’estimer les différences existantes, en termes de stockage définitif des déchets dans Cigéo, entre les deux lots de colis de déchets visés par les accords franco-allemands.
L’impact sur le lieu de stockage de 4 239 colis de déchets MA-VL ou de 100 colis de déchets vitrifiés peut s’évaluer, en dehors des aspects financiers (transports et coûts des entreposages et stockages à Cigéo), au moyen de deux paramètres : les volumes de déchets HA et MA concernés et les surfaces occupées du site de stockage par les deux types de déchets, placés dans leurs conteneurs de stockage.
Les différences de nature et de volumes de ces déchets ont un impact sur le coût des transports des déchets depuis La Hague jusqu’aux installations d’entreposage de Cigéo [12] jusqu’à leur mise en place finale au niveau du stockage profond. Les hauts niveaux d’activités des déchets vitrifiés auront un impact sur leur transport, leur entreposage intermédiaire et sur l’importance des surfaces occupées dans le site de stockage. Pour les déchets vitrifiés, des intervalles importants sont nécessaires entre les colis placés dans une même ″alvéole [13]″ et entre deux alvéoles, distances qui sont imposées par l’important dégagement thermique des colis de déchets vitrifiés de haute activité.
Cigéo comporte des zones de stockage qui sont physiquement distinctes pour tenir compte des caractéristiques propres des déchets (MA et HA notamment) et permettre une indépendance de gestion des différentes zones [Andra 2010]. Les longueurs d’alvéoles les plus courtes sont celles des déchets HA (déchets vitrifiés et combustibles irradiés) à fort dégagement thermique.
Le cas des colis de déchets compactés
Les volumes : Le stockage dans CIGEO des colis de déchets compactés, est prévu en regroupant par groupe de quatre les colis CSD-C produits à La Hague (appelés colis B5.2 pour l’Andra [Andra 2005] page 99), dans un conteneur en béton
[Andra 2005] (page 119) de base carrée de 1,54m de côté et de 2,02 m de hauteur (volume 4,79 m3). Ce conteneur est présenté en Annexe 2.
Pour stocker les 4 239 colis de déchets compactés CSD-C il faudra 1 060 conteneurs, soit un volume total de 5 077 m3 à stocker.
La surface occupée dans Cigéo : Comme la majorité des déchets B sont irradiants, l’Andra a opté pour une mise en place des conteneurs de stockage dans leur alvéole de façon automatique ou par commande à distance. Les déchets B à stocker dans Cigéo se présentent avec une très grande diversité de diamètres (variant de 1 à 4), de hauteurs (de 1 à 2,5) et de masses (de 1 à 30). Aussi, il est prévu d’en regrouper plusieurs dans un grand colis standardisé, de formes simples (cas de 80% des colis).
Ce sera notamment le cas des CSD-C de La Hague, qui seront insérés par quatre dans un conteneur parallélépipédique, dont le corps en béton présente quatre cavités moulées. Le couvercle est remplacé par quatre bouchons de béton coulés dans chaque logement individuel, après insertion du colis [Andra 2005] (pages 119 et 128).
Les alvéoles de stockage pour conteneurs de déchets B conçues par l’Andra ont une longueur utile de 250 m et un diamètre excavé de 12 m, afin de réaliser à l’intérieur d’une structure en béton projeté (dimension hors-tout 9,4 m x 10,4 m), avec une grande section utile (5,4 m de large et 6,3 m de hauteur) [Andra 2005] (page 184).
Comme le dégagement thermique des déchets compactés est relativement faible, il est possible de regrouper leurs conteneurs et de les empiler sur plusieurs niveaux
Trois conteneurs seront placés de front avec un empilement sur 3 niveaux [Andra 2005] (page 184), soit 9 conteneurs par tranche de 1,54 m. La construction de cet espace de stockage correspond à une excavation de 20 552 m3 de roche.
Cette configuration conduit à placer les 1060 conteneurs suivant 118 tranches de 9 conteneurs, sur une longueur de 182 m, avec un volume utile occupé de 5 088 m3 et une emprise au sol de 840 m².
Le cas des colis de déchets vitrifiés
Les volumes : Il est prévu de mettre chaque colis de déchets vitrifiés [14] dans un conteneur de stockage individuel en acier non-allié forgé, de forme cylindrique (0,6 m de diamètre et 1,6 m de haut environ) de 55 mm d’épaisseur. Le couvercle du conteneur est soudé, une fois le colis CSD-V introduit. Afin de pouvoir coulisser dans l’alvéole de stockage horizontale en acier, le conteneur est muni de patins de céramique [Andra 2005] (pages 202-203). Il est présenté en Annexe 2.
L’alvéole prévue pour les colis de déchets vitrifiés est un tunnel de 0,7 m de diamètre environ, comportant un chemisage en acier non allié réalisé par des tronçons soudés (longueur 3 m, diamètre extérieur = 0,670 m, épaisseur = 25 mm) dans lequel les conteneurs seront glissés en étant poussés par un robot
[Andra 2005] (pages 202-203).
Les conteneurs de colis CSD-V (classe C1 pour l’Andra) sont placés dans leur alvéole de stockage, en étant séparés par un intercalaire inerte [15] afin d’assurer le découplage thermique entre deux colis (espacement de 2,5 m environ) et d’éviter un pic de température important (T<90°C dans la masse, au droit du colis). Chaque alvéole de stockage renferme 8 colis et 7 intercalaires sur une longueur totale de 40 m environ, pour 30 m utiles et 10 m pour l’obturation de l’alvéole. Tous ces dimensionnements sont prévus pour des colis mis en place, après une durée d’entreposage préalable de 60 ans.
Une fois les conteneurs et leurs intercalaires mis en place, l’alvéole est obturée par un bouchon d’acier épais de 60 cm afin d’assurer la protection biologique des opérations de scellement de l’alvéole par un bouchon d’argile gonflante de 3 m d’épaisseur, complété par un bouchon de béton qui se prolonge jusqu’à la galerie d’accès. Sa fonction est de s’opposer aux déformations du bouchon d’argile gonflante. Le stockage de 100 colis CSD-V requiert donc 12,5 alvéoles de 40 m de long excavée suivant un diamètre de 0,7 m environ, soit un volume total de 193 m3.
La surface occupée dans Cigéo : Un module de stockage de Cigéo (module d’exploitation) consacré aux déchets HA, est constitué de trois galeries d’accès aux alvéoles. 150 à 300 alvéoles sont creusées perpendiculairement, de part et d’autre de ces trois galeries dont la longueur est d’environ 600 mètres [Andra 2005] page 217.
Les alvéoles qui accueillent les CSD-V ont un entre-axe de 12 mètres [Andra 2005] page 211, distance nécessitée par le fort dégagement thermique des déchets vitrifiés.
Ces données permettent de calculer l’emprise au sol du stockage des 100 colis CSD-V : (12 entraxes x 12 m) x 40 m de long = 5760 m².
Le tableau N°5 compare les différents paramètres relatifs à l’échange de 4 239 colis de déchets compactés contre 100 colis de déchets vitrifiés, de volume unitaire égal à 0,195 m3.
Tableau 5 : Comparaison des volumes excavés et d’emprise du stockage en Cigéo
| Type dedéchets | Volume des colis primaires(m3) | Volume excavé(m3) | Volume de stockage(m3) | Surfacede stockage(m²) |
|---|---|---|---|---|
| 4 239 colis compactés | 827 | 20 552 | 5 088 | 840 |
| 100 colis vitrifiés | 19,5 | 193 | 176 | 5 760 |
| Rapport | 42,4 | 106,5 | 28,9 | 0,146 |
Le tableau 5 montre que cet échange avec ses clients Allemands se traduit pour Orano par :
- Un volume de déchets primaires à entreposer puis à stocker 42 fois plus important, et cet entreposage à La Hague pèsera durant environ 60 ans (avant l’envoi dans Cigéo),
- Le volume à excaver dans Cigéo pour placer les 4 239 colis de déchets CSD-C et CSD-B est plus de 100 fois plus important que ne le serait celui pour 100 colis CSD-V,
- Un volume de déchets dans leurs conteneurs de stockage à stocker 29 fois plus important,
mais une emprise au sol au niveau du stockage (- 500 mètres) 7 fois plus faible car le stockage des déchets MA-VL est plus compact du fait de leur faible dégagement thermique.
De tous les paramètres examinés, seule la réduction de l’emprise au sol du stockage est favorable pour la France.
Impact sur les usines de La Hague de l’accord franco-allemand
Les usines UP2-800 et UP3 disposent chacune de capacités d’entreposage de déchets compactés (CSD-C) et de déchets vitrifiés (CSD-C). Certains déchets vitrifiés de faible puissance thermique comme ceux provenant de la vitrification de solutions du retraitement des combustibles de réacteurs de la filière UNGG (CSD-U) ou de solutions de rinçage d’installations comme les 135 CSD-B des contrats allemands, peuvent être entreposés avec les déchets compactés.
Nous allons examiner l’impact de l’accord franco-allemand sur les capacités d’entreposage des colis de déchets compactés et vitrifiés des usines de La Hague, sachant qu’elles entreposaient fin 2020 : 18 865 colis de déchets vitrifiés (17 978 CSD-V + 731 CSD-U + 156 CSD-B) et 17 597 colis de déchets compactés (CSD-C).
Dans UP3 (INB 116), le compactage des coques et embouts est réalisé dans un Atelier compactage coques (ACC) et la capacité d’entreposage actuelle de 24 536 colis de déchets compactés. A l’été 2019, Orano a demandé l’autorisation de construire une nouvelle extension de 5 928 colis compactés. Cette construction, autorisée par décret [16] en novembre 2020, a récemment été engagée.
Fin 2020, l’entreposage était de 17 597 CSD-C (déchets des clients Allemands inclus) ce qui laisse disponible fin 2021 environ 6 200 CSD-C (# 6 années de production [17]). En outre, dans quelques années, viendront s’ajouter les 5 928 places de la nouvelle extension.
L’entreposage des colis de déchets compactés pourra donc être assuré à La Hague dans les années à venir
Comme le dégagement thermique des déchets compacté est relativement faible, le bâtiment d’entreposage de La Hague, qui comporte 4 étages de colis, placés côte à côte, est refroidit par convection naturelle avec un rejet d’air par une cheminée.
Cas des déchets vitrifiés
L’entreposage des déchets vitrifiés (CSD-V) est réalisé dans des ’puits’ verticaux constitués d’un tube en inox de 20,4 m de long, entouré d’une double enveloppe en acier inoxydable à l’intérieur d’alvéoles en béton. Les colis sont empilés par 12 dans ces puits, d’un diamètre supérieur à celui des colis (0,43 m), afin d’éviter le contact métal-métal avec le conteneur [18] (# 2 kW thermique). L’énergie thermique est évacuée par une ventilation forcée. L’air circule entre la double enveloppe puis est évacuée par une cheminée de 40 m de hauteur. L’air n’est donc pas en contact direct avec les conteneurs, ce qui permet d’éviter tout transfert de contamination. Plusieurs réseaux assurent la dépression à l’intérieur des puits, afin d’éviter tout transfert de la contamination externe des colis.
Les puits sont fermés en partie supérieure par un bouchon de béton amovible de 1,5 m de long et de 0,5 m de diamètre.
Dans chacun des ateliers de vitrification R7 d’UP2-400 et T7 d’UP3, un entreposage est prévu pour les colis CSD-V récemment vitrifiés (puissance thermique supérieure à 2 kW) de 4 500 et 3 600 colis respectivement.
L’usine UP3 dispose également d’une capacité complémentaire d’entreposage des déchets vitrifiés appelée Extension entreposage verres (E/EV), de conception modulaire, dans laquelle sont placés les colis atteignant après décroissance 2 kW. Cette extension comporte 3 ateliers (appelés E/EV SE, E/EV LH et E/EV LH2) de 2 alvéoles semi-enterrées chacun.
Dans le premier atelier (’E/EV SE’) se trouvent les alvéoles d’entreposage N° 10 et N°20 de 2 160 colis chacune [19]. Le 2ème atelier ’E/EV LH’ abrite les alvéoles N°30 (10/2013) et N°40 (09/2017), qui ont des capacités d’entreposage deux fois supérieures aux deux premières construites (4 212 conteneurs [20] au lieu de 2160) soit un total de 12 744 colis entreposables dans ces deux ateliers.
Avec les capacités d’entreposage des ateliers R7 et T7 (4 500+3 600) et les quatre premières alvéoles, 20 844 colis CSD-V peuvent être entreposés fin 2017.
Fin 2020, il était entreposé dans les 2 usines de La Hague 18 709 CSD-V (89,8% de la capacité). L’expédition de 100 CSD-V aux électriciens allemands ne va donc pas modifier significativement les capacités d’entreposage des déchets vitrifiés (0,54% de l’entreposage des CSD-V).
Cependant, début 2022, La Hague ne disposera que d’une capacité d’entreposage d’environ 1 460 colis vitrifiés, soit de deux années de production. Un décret (07/11/2016) a autorisé la création du 3ème atelier ’E/EV LH2’ disposant de 2 autres alvéoles, N° 50 et N°60, de 4 212 colis chacune. Actuellement en construction [21], elles porteront la capacité totale à 25 056 colis CSD-V puis à 29 268 CSD-V.
Conclusions
L’accord franco-allemand semble arranger les deux partenaires signataires.
Orano reçoit plus d’un milliard d’euros à un moment où l’entreprise engage des actions coûteuses dans les usines de la Hague, comme notamment la réalisation de 6 nouveaux évaporateurs (0,7 milliard d’€ [AFP 2020]). Mais il faudra financer, dans une cinquantaine d’années, le coût du stockage des 4 239 colis de déchets MA-VL, objet de l’échange avec les électriciens Allemands. Orano devra donc revoir à la hausse ses provisions financières relatives au stockage définitif des déchets HA-VL et MA-VL.
Les capacités d’entreposage de colis de déchets compactés des usines de La Hague permettent de garder les déchets MA-VL des clients Allemands sans affecter le fonctionnement des deux usines.
Comme de 2007 à 2020, les usines de La Hague ont produit en moyenne 846 colis de déchets vitrifiés par an, l’envoi de 100 colis de déchets vitrifiés qui ne représentent que 12% de la production annuelle moyenne, ne réduit pas significativement le nombre de CSD-V entreposés.
L’Allemagne pour sa part a, en compensation de son versement de plus d’un milliard d’euros, trois avantages :
- Un transfert unique par train des 100 colis de déchets vitrifiés de haute activité (CSD-V) au lieu et place des 17 convois pour le transport des 4 239 colis de déchets compactés et vitrifiés de moyenne activité,
- 100 colis qui s’intègreront dans une installation existante qui a reçu en 2011, de La Hague les derniers des 2 504 colis CSD-V résultant du retraitement de 5 311 tonnes de combustibles irradiés,
- Le fait de ne pas avoir à réaliser une installation de stockage de déchets radioactifs HA-VL avec les contraintes techniques, financières et les risques importants de refus d’acceptation sociale qu’impliquent la réalisation d’un tel projet.
Références
[AFP 2020], AFP, ’Orano La Hague va investir 700 millions d’euros pour remplacer 6 évaporateurs’, 13 février 2020. https://www.connaissancedesenergies.org/afp/corrosion-sur-des-cuves-orano-la-hague-investit-700-millions-deuros-200213
[Andra 2005], Andra, ″Dossier 2005 Argile, tome architecture et gestion du stockage géologique″, 496 pages, juin 2005.
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[Andra 2010], Andra, ″Stockage réversible profond 2009, Options de conception du stockage en formation géologique profonde″, 115 pages, septembre 2010, Centre de Meuse/Haute-Marne.
[Andra 2012], Andra, ″Inventaire national des matières et déchets radioactifs, Rapport de synthèse 2010″, 212 pages, juin 2012, Châtenay Malabry.
[Andra 2016], Andra, ″Inventaire national des matières et déchets radioactifs, Bilan à fin 2015″, 212 pages, décembre 2016, Châtenay Malabry.
[Andra 2018], Andra, ″Inventaire national des matières et déchets radioactifs, Les essentiels 2018″, 28 pages, juin 2018, Châtenay Malabry.,
[Andra 2019], Andra, ″Inventaire national des matières et déchets radioactifs, Les essentiels 2019″, 28 pages, janvier 2019, Châtenay Malabry.
[Andra 2020], Andra, ″Inventaire national des matières et déchets radioactifs, Les essentiels 2020″, 26 pages, janvier 2020, Châtenay Malabry.
[Andra 2021], Andra, ″Inventaire national des matières et déchets radioactifs, Les essentiels 2021″, 28 pages, février 2021, Châtenay Malabry.
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[Areva 2009], Areva, Rapport 2008, « Traitement des combustibles usés provenant de l’étranger dans les installations AREVA NC de La Hague », 40 pages, Juin 2009.
[Areva 2010], Areva, Rapport 2009, « Traitement des combustibles usés provenant de l’étranger dans les installations AREVA NC de La Hague », 36 pages, Juin 2010.
[Areva 2011], Areva, Rapport 2010, « Traitement des combustibles usés provenant de l’étranger dans les installations AREVA NC de La Hague », 44 pages, Juin 2011.
[Areva 2012], Areva, Rapport 2011, « Traitement des combustibles usés provenant de l’étranger dans les installations AREVA NC de La Hague », 39 pages, Juin 2012.
[Areva 2013], Areva, Rapport 2012, « Traitement des combustibles usés provenant de l’étranger dans les installations AREVA NC de La Hague », 39 pages, Juin 2013.
[Areva 2014], Areva, Rapport 2013, « Traitement des combustibles usés provenant de l’étranger dans les installations AREVA NC de La Hague », 44 pages, Juin 2014.
[Areva 2015], Areva, Rapport 2014, « Traitement des combustibles usés provenant de l’étranger dans les installations AREVA NC de La Hague », 47 pages, Juin 2015.
[Areva 2016], Areva, Rapport 2015 « Traitement des combustibles usés provenant de l’étranger dans les installations AREVA NC de La Hague », 44 pages, Juin 2016.
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[ASN 2020], ASN, « Site Orano La Hague », 2 septembre 2020. https://www.asn.fr/L-ASN/L-ASN-en-region/Normandie/Site-Orano-de-la-Hague
[ASN 2021], ASN, ’Rapport de l’ASN sur l’état de la sûreté nucléaire et de la radioprotection en France en 2020’, 384 pages, mai 2021. https://www.asn.fr/annual_report/2020fr/
[BOËN 2010], BOËN Roger, ″L’élaboration de verres nucléaires en creuset froid″, CEA Centre de Valrhô-Marcoule, in Clefs CEA, N° 59, été 2010.
[CEA 1986], CEA, ouvrage collectif, « Les déchets nucléaires », 514 pages, juin 1986.
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[Orano 2019], Orano, Rapport 2018 « Traitement des combustibles usés provenant de l’étranger dans les installations d’Orano La Hague », 48 pages, Juin 2019.
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[Orano 2021b], ’Note de synthèse Retour des déchets allemands’, 5 juin 2021
[Orano 2021c], ’Renvoi en Allemagne de déchets au titre des contrats de traitement de combustibles usés signés avec des électriciens allemands’, Réunion plénière GT PNGMDR – 29 septembre 2021
[WAJSBROT 2021], WAJSBROT Sharon, ″Nucléaire : les déchets des centrales allemandes retourneront bien outre-Rhin d’ici à 2024″, LesEchos.fr, Publié le 17 juin 2021, mis à jour le 18 juin 2021.
Annexe 1 : Colis de déchets compactés et vitrifiés |
Le colis de déchets compactés de moyenne activité à vie longue (MA-VL) et constitué d’un conteneur en acier
inoxydable réfractaire de hauteur 1,338 m et de 0,43 m de diamètre. Il contient 7 à 8 galettes d’éléments d’assemblage compactés (tronçons de gaines, grilles, embouts d’assemblages). Ces éléments contiennent dans la masse des produits d’activation neutronique, des contaminations par des produits de fission et des transuraniens ainsi que des ions implantés dans la face interne des tronçons de gaines.
Colis de déchets compactés CSD-C (Document Areva)
Colis de déchets vitrifiés CSD-V (Document Areva)
Le colis de déchets vitrifiés de haute activité à vie longue (HA-VL) est constitué d’un conteneur en acier inoxydable réfractaire de hauteur 1,338 m et de 0,43 m de diamètre (94 kg). Il renferme dans une matrice de verre borosilicaté adaptée aux combustibles retraités dans les usines de La Hague (R7T7) d’environ 400 kg des produits de fission, d’activation et des transuraniens (neptunium, américium et curium) ainsi que de l’uranium [22] (1,5 kg/t retraitée) et des traces de plutonium. Son remplissage est réalisé en deux coulées. Le colis pèse environ 490 kg.
Annexe 2 : Conteneur de stockage de déchets compactés et vitrifiés |
Ce conteneur pour déchets MA-VL, est préfabriqué avec un béton compact à faible porosité (afin de réduire la pénétration de l’eau). C’est une des solutions retenues pour insérer dans ses quatre logements, ajustés aux dimensions, des colis de déchets compactés (CSD-C) ou vitrifiés de type MA-VL comme les CSD-B. La fermeture du conteneur est assurée par quatre bouchons de béton tronconiques de petites dimensions (# 600 mm) qui réduisent les risques de retrait et de fissuration.
Conteneur de déchets compactés CSD-C (Document IRSN [IRSN 2006])
Conteneur de déchets vitrifiés de type CSD-V (Document IRSN [IRSN 2006])
Le conteneur pour déchets vitrifiés est un conteneur individuel, en acier non allié, de 55 mm d’épaisseur, composé d’un corps [23] et d’un couvercle en même métal. Une fois le colis de déchets vitrifiés inséré dans le corps, le couvercle, qui assure l’étanchéité du conteneur et permet sa manutention, est soudé par un faisceau d’électrons, un soudage sous vide, sans métal d’apport (procédé éprouvé industriellement pour de fortes épaisseurs).
Ce conteneur est équipé de patins de céramiques afin d’éviter les frottements métal/métal avec la chemise métallique de l’alvéole de stockage, dans laquelle il coulissera lors de la mise en place des colis de stockage et de leurs intercalaires.
Chaque alvéole pour déchets vitrifiés est constituée d’un long tube métallique, réalisé par des tronçons soudés, qui renferme huit surconteneurs, séparés par sept intercalaires, sur une longueur totale de 40 m environ (30 m utiles et 10 m de bouchons).
