L’entreposage du combustible usé

Les combustibles nucléaires contiennent des radionucléides fissiles (isotopes de l’uranium et plutonium), c’est-à-dire susceptibles de se diviser sous l’effet d’un choc avec un neutron. Les combustibles nucléaires utilisés pour la production d’électricité, qu’ils soient neufs ou usés, sont actuellement considérés comme des matières radioactives. Ils sont soit en cours d’utilisation, soit en attente d’utilisation dans les réacteurs électronucléaires, soit entreposés après utilisation dans l’attente d’une valorisation ultérieure. Un combustible usé est un combustible nucléaire qui, après avoir été irradié dans le cœur d’un réacteur, en est définitivement retiré. Les combustibles usés sont entreposés dans les piscines « BK » des bâtiments combustibles des centrales nucléaires (piscines d’entreposage attenantes aux réacteurs avant envoi pour entreposage sur le site de La Hague) et dans les piscines des installations de La Hague.

Plus de détails sur les différents combustibles nucléaires sont présentés dans la partie sur la gestion des matières radioactives. 

L’entreposage du combustible usé

Après leur utilisation, les combustibles usés sont entreposés dans les piscine appelées « piscine BK » des centrales nucléaires. La puissance thermique qu’ils dégagent est trop importante pour pouvoir les transporter immédiatement. Ils sont ainsi refroidis pendant 2 ans en moyenne, avant d’être envoyés vers les installations de La Hague exploitées par Orano. À leur arrivée, les combustibles usés sont à nouveau entreposés dans des piscines.

Après une nouvelle période de refroidissement, qui dure entre 5 et 10 ans, les combustibles UNE usés sont retraités. 
L’entreposage sous eau, en piscine, est particulièrement adapté aux combustibles présentant une forte puissance thermique. L’eau a en effet un pouvoir caloporteur élevé et les systèmes actifs de refroidissement l’utilisant permettent de maintenir à des valeurs basses les températures des gaines des combustibles. En outre, une piscine offre une inertie thermique importante, facilitant la mise en œuvre des moyens de secours en cas de perte des systèmes de refroidissement. 

Les capacités d’entreposage des combustibles usés sont donc constituées des piscines BK des centrales nucléaires et des piscines des installations de La Hague. La capacité totale effectivement disponible des piscines BK se situe aux alentours de 5 400 tML. Les piscines du site de La Hague disposent d’une capacité opérationnelle maximale limitée à environ 14 000 tML. Au 31 décembre 2017, la capacité d’entreposage restant disponible à La Hague était estimée à 6,0 % de la capacité totale opérationnelle.

Les actions menées dans les précédents PNGMDR 

Les premières éditions du PNGMDR ont fait l’état des lieux des possibilités de valorisation des combustibles usés. Celui-ci montre que la majorité des combustibles usés constitue des matières valorisables. Par ailleurs, à partir du PNGMDR 2013-2015, il a été constaté que les capacités d’entreposage disponibles des combustibles usés sont faibles, en particulier en cas d’aléas sur le cycle du combustible. Ainsi, le PNGMDR 2016-2018 a encouragé le développement de nouvelles capacités d’entreposage par EDF pour répondre à la perspective de saturation des capacités d’entreposage actuelles de combustible usé.

Ce même PNGMDR a également demandé aux producteurs de réaliser une analyse comparée des impacts environnementaux des stratégies de gestion du combustible usé. Celle-ci a été remise en décembre 2018 et fait apparaître des écarts généralement faibles pour les différentes catégories d’impact environnemental retenues entre un « cycle » partiellement fermé avec mono-recyclage du plutonium en combustible MOx et un « cycle » hypothétique ouvert, sans retraitement du combustible usé. Ce dernier engendrerait toutefois un volume global de déchets HA et MA-VL, destinés à Cigéo, plus élevé.

Enjeux restants à résoudre

La saturation des capacités d'entreposage à moyen terme en l'absence de nouvelle solution d'entreposage fait consensus.

Ce constat a notamment été partagé durant le débat public de 2019 en vue de l’élaboration du cinquième PNGMDR.

Pistes envisagées dans le PNGMDR 2022-2026

La cinquième édition du PNGMDR affine en premier lieu l’horizon de la saturation des capacités d’entreposage, au regard notamment des aléas susceptibles d’intervenir sur les usines du cycle du combustible, et s’assure que les producteurs de combustibles usés, en premier lieu EDF, y répondent de manière appropriée en déployant les capacités supplémentaires nécessaires. Pour exploiter les possibilités offertes par l’ensemble des technologies disponibles, le PNGMDR prévoit que soient engagées les études nécessaires à la définition d’une voie de développement d’entreposages à sec complémentaires aux entreposages sous eau.

Les différentes modalités techniques d’entreposage du combustible usé sont présentées dans le libre « Approfondir ses connaissances » - Fiche n°13 : L’entreposage du combustible nucléaire usé