Russie: des assemblages combustibles expérimentaux composés en partie de déchets radioactifs

Les assemblages combustibles usés issus des réacteurs à eau légère contiennent de l’uranium mais aussi des transuraniens et des produits de fission en très faibles quantités. Les transuraniens sont générés lors de la fission nucléaire en raison de la capture neutronique, à partir de l’uranium 238, et ils sont donc plus lourds que ces derniers. Le plutonium 239 fait partie des transuraniens, mais aussi des «actinides mineurs» tels que l’Am-241 et le Np-237, les isotopes de curium, et en particulier «les isotopes de neptunium, d’américium et de curium en raison de leur importance pour le retraitement des assemblages combustibles et la gestion des déchets radioactifs. Ces éléments sont fortement radioactifs et toxiques, ils produisent beaucoup de chaleur, possèdent de longues demi-vies et sont les éléments les plus dangereux des déchets radioactifs», a indiqué Rosatom. L’objectif est donc de transformer l’Am-241 et le Np-237 à longue durée de vie en fragments à courte durée de vie et, de cette manière, de «détruire» des déchets nucléaires, et d’offrir à celle-ci une plus grand durabilité.

Le plutonium contenu dans les assemblages combustibles usés peut être réutilisé sous la forme de combustible mox dans les réacteurs à eau légère. Et en principe, les actinides mineurs présents dans un réacteur à neutrons rapides peuvent être réutilisés comme combustible. «Les travaux de recherche montrent que les actinides mineurs issus des assemblages combustibles usés se désintègrent sous l’effet des neutrons rapides et les fragments obtenus comportent un large spectre d’isotopes radioactifs et stables. Le potentiel de danger de ces fragments est en général bien moins important que celui des actinides mineurs initiaux. Le processus de transmutation des actinides mineurs est également appelé «post-combustion» dans un réacteur», a déclaré Rosatom. «Cette post-combustion des actinides mineurs est la prochaine étape pour pouvoir fermer le cycle du combustible. Cela permettra non seulement de réduire la quantité de déchets radioactifs pour le stockage final mais aussi la radioactivité de ces déchets», a précisé la fabricante TVEL JSC dans la perspective du stockage final.

Concernant le surgénérateur BN-800, qui fonctionne avec ce type de neutrons rapides, trois assemblages tests (Lead Test Assemblies, LTA) ont été fabriqués à partir du mélange uranium-plutonium, lesquels contiennent également de l’Am-241 et du Np-237. La fabrication de ces assemblages est réalisée par Mining and Chemical Combine, à Jeleznogorsk, dans la région de Krasnoïarsk. «Les assemblages combustibles ont été autorisés avec succès en vue de leur utilisation et seront chargés dans le réacteur rapide BN-800 de la centrale nucléaire de Beloïarsk en 2024.», a précisé Rosatom. Le combustible innovant sera testé dans le cadre d’une exploitation pilote, durant «trois microcampagnes (env. un an et demi)». Le programme «Balanced nuclear fuel cycle (NFC)», lancé en 2021 et sur lequel repose le projet, est reconduit jusqu’en 2035. «Le programme comprend notamment des projets concernant la séparation des actinides mineurs en plusieurs éléments, leur stockage intermédiaire, leur utilisation dans des combustibles destinés aux surgénérateurs, l’exploitation avec ces combustibles et des études sur la post-irradiation», a précisé Rosatom. L’objectif consiste aussi à optimiser le réacteur de sorte qu’il puisse brûler le plus d’actinides mineurs possible.