Déchets radioactifs de haute activité

Au Canada, les déchets radioactifs de haute activité sont surtout constitués de combustible nucléaire usé (irradié), mais aussi de faibles quantités de déchets, qui proviennent notamment de la production d'isotopes médicaux et d'autres utilisations qui génèrent une chaleur importante par désintégration radioactive.

Le combustible usé des centrales nucléaires, des réacteurs prototypes et des réacteurs de recherche

La  grappe de combustible moyenne utilisée dans le réacteur d’une centrale mesure  environ 50 cm et pèse environ 24 kg

Une grappe de combustible typique utilisée dans un réacteur de puissance est d'une longueur d'environ 50 cm et pèse environ 24 kg.

Les stocks de combustible nucléaire usé au Canada proviennent surtout de l'exploitation des centrales nucléaires. Le reste – environ 2 % du total – provient des réacteurs prototypes (qui servent à mettre à l'essai les nouveaux modèles de réacteurs destinés aux centrales) et des réacteurs de recherche.

Depuis les années 1960, les réacteurs de puissance du Canada ont utilisé plus de 2,5 millions de grappes de combustible. Si ces grappes étaient placées bout à bout, elles occuperaient l'équivalent de sept patinoires de hockey, depuis la surface de la glace jusqu'au haut de la bande.

Le combustible nucléaire usé provenant de l'exploitation des centrales nucléaires est conservé sur place dans des installations de stockage temporaires. Le stockage se fait en deux séquences : le stockage en piscine et le stockage à sec.

Stockage en piscine

Lorsqu'elles sont retirées des réacteurs, les grappes de combustible nucléaire usé sont stockées pendant une période de 7 à 10 ans dans des piscines d'eau. L'eau de la piscine refroidit le combustible et offre une protection contre le rayonnement.

Piscine  de combustible usé dans une centrale nucléaire au Canada

Piscine de combustible usé dans une centrale nucléaire au Canada

Les piscines de combustible usé sont creusées dans le sol et sont dotées d'une certification parasismique (ce qui signifie qu'elles sont construites pour résister aux séismes de magnitude plus élevée que celle à laquelle on pourrait raisonnablement s'attendre). Elles se trouvent dans des bâtiments à l'écart des bâtiments des réacteurs.

Les parois et le plancher des piscines sont en béton armé d'acier au carbone et ont une épaisseur d'environ deux mètres.

Des membranes thermorésistantes et imperméables robustes sont installées dans les piscines pour empêcher que l'eau ne s'échappe par des failles éventuelles dans le béton.

Les piscines de combustible usé sont inspectées régulièrement sous la supervision des spécialistes de la Commission canadienne de sûreté nucléaire (CCSN).

Depuis l'accident de Fukushima, au Japon, en mars 2011, tous les exploitants de centrales nucléaires au Canada se sont procurés de l'équipement mobile additionnel (par exemple des génératrices et des pompes portatives) pour s'assurer que les piscines restent pleines d'eau peu importe la gravité de l'accident.

Les exploitants ont aussi installé des dispositifs spéciaux dans les bâtiments de piscines de combustible afin de retirer de l'hydrogène dans l'air sans source d'alimentation externe. Les dispositifs réduisent ainsi le risque d'explosion ou d'incendie associé à l'accumulation possible d'hydrogène pendant un accident.

Le saviez-vous?

Une centrale nucléaire dont l'exploitation se situe entre 80 % et 95 % de sa capacité utilise entre 4 500 et 5 400 grappes de combustible par réacteur. Ces grappes sont ajoutées chaque année aux piscines de stockage de combustible usé.

Stockage à sec

Après 7 à 10 ans de stockage en piscine, le combustible usé est transféré dans les installations de stockage à sec.

Voici les trois types d'unités de stockage utilisées au Canada : 

  • silos en béton
  • stockage modulaire refroidi à l'air (MACSTORTM)
  • conteneurs de stockage à sec

Les contenants en béton, aussi appelés « silos », ont été créés en 1970 dans les Laboratoires Whiteshell d'Énergie atomique du Canada limitée (EACL) au Manitoba, pour faire la preuve que le stockage à sec se compare favorablement au stockage dans l'eau pour conserver le combustible usé.

Ces silos sont maintenant utilisés pour stocker le combustible usé de la centrale nucléaire de Point Lepreau, au Nouveau-Brunswick, ainsi que le combustible usé des réacteurs prototypes des Laboratoires Nucléaires Canadiens limitée (LNC), qui se trouvent aux Laboratoires de Chalk River, aux Laboratoires Whiteshell, à Gentilly-1 et à Douglas Point.

Chaque silo peut contenir de 325 à 600 grappes et repose sur des fondations en béton armé.

Le stockage modulaire en surface blindé refroidi à l'air (MACSTOR), également mis au point par EACL, ressemble aux silos, mais en beaucoup plus grand. Chaque unité MACSTOR peut stocker 12 000 grappes de combustible usé.

Des unités MACSTOR se trouvent actuellement à la centrale nucléaire Gentilly-2.

Les conteneurs de stockage à sec ont été conçus par Ontario Power Generation (OPG) et ils sont fabriqués en béton armé enchâssé dans des coquilles intérieures et extérieures fabriquées en acier au carbone.

Les conteneurs sont portables et ils sont remplis d'hélium (un gaz inerte), ce qui protège les grappes de combustible contre l'oxydation potentielle.

Chaque conteneur peut accueillir 384 grappes de combustible, et pèse environ 60 tonnes à vide et 70 tonnes lorsqu'il est chargé.

Les conteneurs de stockage à sec sont actuellement utilisés pour stocker le combustible nucléaire usé des centrales nucléaires Pickering, Darlington et Bruce-A et B.

Grâce à l'expérience d'exploitation accumulée et aux inspections rigoureuses réalisées au cours des 35 dernières années, nous savons que les divers types d'unités de stockage à sec utilisées au Canada sont efficaces pour confiner le rayonnement.

Tous les transferts de combustible nucléaire usé passant du stockage en piscine au stockage à sec sont effectués sous la surveillance de l'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA).

Lire l’étude de faisabilité sur le recyclage du combustible épuisé des réacteurs CANDU des Laboratoires Nucléaires Canadiens (en anglais seulement).

Silos de béton à la centrale  Point Lepreau

Silos de béton à la centrale de Point Lepreau

Unités  MACSTOR à la centrale nucléaire Gentilly-2

Unités MACSTOR à la centrale nucléaire de Gentilly-2

Conteneurs  de stockage à sec d’OPG

Conteneurs de stockage à sec d'OPG

Le combustible usé des réacteurs de recherche

Une  inspectrice de la CCSN mesure les niveaux de rayonnement à l’extérieur d’un  conteneur de stockage à sec

Une inspectrice de la CCSN mesure les niveaux de rayonnement à l'extérieur d'un conteneur de stockage à sec

Les réacteurs de recherche au Canada utilisent de l'uranium hautement enrichi (UHE) ou de l'uranium faiblement enrichi (UFE) comme combustible.

 Réacteurs SLOWPOKE-2

Deux des quatre réacteurs SLOWPOKE-2 canadiens utilisent de l'UFE (moins de 20 % d'uranium 235) et les deux autres utilisent de l'UHE.

Les cœurs des réacteurs SLOWPOKE-2 sont préassemblés, durent de 20 à 30 ans et ne peuvent être modifiés par le titulaire de permis.

Une fois usé, l'assemblage du cœur en entier est retiré et on l'envoie soit aux Laboratoires de Chalk River (pour être stocké et géré à titre de déchet) ou aux États-Unis.


Réacteur nucléaire de recherche de l'Université McMaster

Le réacteur de recherche de l'Université McMaster (MNR) utilisait de l'UHE, mais a été converti en 2006-2007. Il utilise maintenant de l'UFE. Une partie de l'uranium faiblement enrichi vient de France. Tout l'UHE restant utilisé dans le MNR a été envoyé aux États-Unis.

Réacteurs NRU et ZED-2

Les déchets radioactifs et le combustible nucléaire usé des réacteurs NRU et ZED-2 aux Laboratoires de Chalk River sont stockés sur place.

Autres déchets radioactifs de haute activité

Il existe au Canada une petite quantité de déchets de haute activité qui ne sont pas du combustible nucléaire usé. Ces déchets sont entièrement conservés dans les Laboratoires de Chalk River.

Ces déchets proviennent principalement de deux sources, soit de la production d'isotopes médicaux et des premières expériences de retraitement menées des années 1940 aux années 1960.

Production d'isotopes médicaux

Des cibles contenant de l'UHE sont utilisées aux LCR pour produire des isotopes médicaux, qui sont d'importance vitale. On insère les cibles dans le réacteur NRU, puis on les retire et les dissout pour en récolter les isotopes. Une partie des vieux déchets existe sous forme liquide, tandis que les déchets récents sont solidifiés.

Début des expériences de retraitement

Les LCR stockent dans trois réservoirs des déchets liquides produits par le retraitement du combustible effectué de 1949 à 1956. Le dernier transvasage de solutions liquides radioactives dans ces réservoirs de stockage a eu lieu en 1968, et aucune solution n'y a été ajoutée depuis.

De 1958 à 1960, EACL a mené des expériences de conversion de solutions liquides de haute activité en solide (vitrification). Le programme a produit 50 blocs de verre, chacun pesant environ 2 kg. Aujourd'hui, ils sont stockés de manière sûre sur le site.

Le transport des déchets de haute activité

Transport maritime de combustible nucléaire usé en Suède

Transport maritime de combustible nucléaire usé en Suède

La CCSN homologue la conception des colis qu'il faut utiliser pour transporter du combustible nucléaire usé et d'autres déchets de haute activité.

La conception des colis de transport homologués doit démontrer leur capacité de retenir leur contenu en cas d'accident. 

Par exemple, la réglementation canadienne prévoit la mise à l'essai rigoureuse de tous les colis homologués, afin d'assurer leur résistance aux effets cumulatifs d'une chute de 9 m sur une surface dure, d'une exposition à une température de 800 °C pendant 30 minutes et d'une immersion dans 15 mètres d'eau pendant une heure, sans compromettre le confinement du combustible.

 Le transport des matières radioactives de haute activité s'effectue de manière sûre à l'échelle nationale et internationale depuis plus de 45 ans par voie routière, ferroviaire, maritime et aérienne. Aucun accident radiologique ne s'est produit à ce jour.

La gestion à long terme du combustible nucléaire usé

Conception  d’un dépôt en formation géologique profonde abritant du combustible  nucléaire usé (source : SGDN)

Conception d'un dépôt en formations géologiques profondes abritant du combustible nucléaire usé (source : SGDN)

La Société de gestion des déchets nucléaires (SGDN) est chargée de la gestion à long terme du combustible nucléaire usé provenant de l'exploitation des centrales nucléaires du Canada.

En mai 2010, la SDGN a lancé son processus de sélection d'un site visant à trouver une collectivité bien informée qui accepterait d'accueillir un dépôt en formations géologiques pour la gestion à long terme du combustible nucléaire usé du Canada.

À titre d'organisme de réglementation nucléaire au Canada, la CCSN est responsable des autorisations requises pour les dépôts géologiques destinés à assurer la gestion à long terme des déchets radioactifs.

La CCSN a signé une entente de services (PDF) avec la SGDN afin de lui fournir un soutien en matière de réglementation avant la présentation d'une demande de permis.

À propos de la Société de gestion des déchets nucléaires

La SGDN a été établie en 2002 par Ontario Power Generation Inc., Hydro-Québec, la Société d'Énergie du Nouveau-Brunswick et Énergie atomique du Canada limitée, conformément à la Loi sur les déchets de combustible nucléaire, pour assurer la gestion à long terme du combustible nucléaire usé canadien.

La SGDN a maintenant comme mandat de mettre en œuvre la Gestion adaptative progressive (GAP), un processus de recherche d'une solution pour le stockage à long terme du combustible nucléaire usé qui soit socialement acceptable, techniquement sûre, respectueuse de l'environnement et économiquement viable pour les Canadiens.