Traitement des déchets nucléaires de faible et moyenne activité

Sections

• Gestion des déchets
• Traitement des eaux de lavage
• Traitement des eaux borées
• Traitement des eaux de production de UF₆
• Traitement des déchets solides

Gestion des déchets nucléaires

Selon la World Nuclear Association, à la date de juin 2018, il existe dans le monde 450 réacteurs nucléaires en fonctionnement, 58 autres en construction et 153 de plus planifiés. Sans aucun doute, à court et moyen terme, il est très difficile d’imaginer une alternative à l’énergie nucléaire, d’autant plus si l’on prend en compte les avantages de l’énergie nucléaire dans l’atténuation du changement climatique, étant donné qu’il s’agit d’une énergie sans émissions de gaz à effet de serre.

Le principal inconvénient de l’énergie nucléaire réside dans les déchets qu’elle génère, qui sont radioactifs à divers degrés et doivent être gérés conformément aux procédures strictes des organismes de réglementation.

Les déchets nucléaires sont classés en fonction de leur radioactivité en :

• Déchets de haute activité (3 % en volume du total)
• Déchets de moyenne activité (7 % en volume du total)
• Déchets de faible activité (90 % en volume du total)

Le déchet de haute activité le plus pertinent est le combustible nucléaire usé. Les déchets de faible activité correspondent aux ustensiles, outils et vêtements de travail utilisés par le personnel dans les centrales nucléaires et qui sont légèrement contaminés par des particules radioactives. Les déchets de moyenne activité sont générés à partir de matériaux d’équipements utilisés comme filtres, composants métalliques à l’intérieur du réacteur et certains effluents liquides provenant de reprocessings.

Alors que la gestion des déchets de haute activité mérite une mention à part, la gestion des déchets de moyenne et faible activité repose sur leur confinement dans des fûts de 220 litres scellés avec du béton et stockés dans des dépôts contrôlés de déchets nucléaires. Cette gestion entraîne des coûts économiques très élevés, de sorte que son optimisation fournit des résultats économiques, et aussi environnementaux, très notables.

C’est dans cette optique que Condorchem Envitech a développé 4 solutions qui, chacune à leur manière, veillent à la minimisation des déchets, tant liquides que solides, de moyenne et faible activité générés tant dans les centrales nucléaires que dans les usines d’enrichissement d’uranium. Les processus développés par Condorchem Envitech pour le secteur nucléaire sont décrits ci-dessous.

NUCLEANTECH® LAUNDRY

Cette solution a été développée pour le traitement des eaux usées générées dans la laverie des centrales nucléaires et dans les douches du personnel. Ces eaux entraînent des particules radioactives qui se sont fixées aux vêtements de protection et aux éléments de sécurité du personnel (masques, gants, bottes, etc.), en particulier lors des tâches de maintenance. Pour éviter de gérer ces eaux comme des déchets nucléaires de faible activité en raison de leur coût élevé, le processus NUCLEANTECH® LAUNDRY propose leur traitement de manière efficace, durable et sûre.

Le processus NUCLEANTECH® LAUNDRY se compose de deux lignes de traitement, efficaces en fonction du niveau de radioactivité des eaux. Si les valeurs de radioactivité sont inférieures aux limites de rejet (0,02 mSv/an), pour obtenir une qualité des eaux adaptée à leur réutilisation dans la laverie, la matière organique est oxydée par l’utilisation d’ozone et de rayonnement ultraviolet. Ensuite, l’effluent est filtré et raffiné par son passage à travers un lit de charbon actif et, enfin, évaporé. La vapeur condensée est recirculée à la laverie et le concentré est séché et géré comme un déchet conventionnel.

Dans le cas où les eaux contiennent des niveaux de radioactivité appréciables (supérieurs à 0,02 mSv/an), la ligne de traitement avec radioactivité entre en fonctionnement. La première étape est l’oxydation par l’utilisation d’ozone et de rayonnement ultraviolet de la matière organique et, en même temps, l’ionisation des particules radioactives, généralement des ions métalliques. Ensuite, celles-ci sont retenues par des colonnes cationiques et anioniques d’échange ionique et, une fois que les eaux sont exemptes d’isotopes radioactifs, un évaporateur-sécheur sépare le résidu concentré de l’eau et des éventuels gaz non condensables. Ces gaz sont libérés dans l’atmosphère après avoir été retenus pendant un temps de sécurité dans un dépôt de désintégration, l’eau évaporée et ensuite condensée peut être rejetée à l’extérieur et le résidu solide concentré est le seul déchet qui doit être géré comme un déchet nucléaire de faible activité.

Les avantages de ce processus sont nombreux et notables :

• Élevée efficacité dans le processus de lavage, où l’utilisation d’ozone dans le lavage permet de réduire la dose de détergents et d’hygiéniser les matériaux lavés.
• Réutilisation de l’eau, qui en plus de permettre des économies de cette ressource, entraîne la minimisation des effluents résiduels générés dans le processus.
• Réduction drastique du volume des déchets de faible et moyenne activité générés, avec l’économie qui en résulte et la réduction de l’impact environnemental.
• Prévision et contrôle des espèces radioactives présentes dans les eaux usées (60Co, 129I, 131I, 90Sr, 55Mn, 59Fe, 137Cs, 134Cs, 51Cr, etc.).
• Flexibilité du processus face à la présence de radioactivité dans l’effluent à traiter.
• Flexibilité du processus face aux fluctuations de débit et de charge à traiter.
• Strict respect de la réglementation la plus exigeante.

NUCLEANTECH® H₃BO₃

Le processus NUCLEANTECH® H₃BO₃ se présente comme une alternative à la gestion comme déchet nucléaire de faible et moyenne activité des effluents provenant de la régénération des résines d’échange ionique, qui sont utilisées pour retenir les isotopes radioactifs des purges de réfrigérant du circuit secondaire des réacteurs PWR.

Ce processus permet de traiter les effluents produits lors de la régénération des résines d’échange ionique et, par le biais d’un évaporateur-sécheur, sépare le résidu concentré et de niveau moyen de radioactivité, d’un effluent décontaminé qui peut être rejeté.

L’avantage principal du processus NUCLEANTECH® H₃BO₃ réside dans la minimisation du volume de déchet de faible et moyenne activité généré et qui doit être traité de manière cohérente avec sa nature. Cette minimisation dans la production de ce déchet nucléaire se traduit par une économie économique élevée et une augmentation de la durabilité environnementale du processus global.

NUCLEANTECH® UF₆

Dans les usines d’enrichissement d’uranium, des effluents sont générés lors du processus de lavage des équipements utilisés dans la synthèse et le transport de l’UF₆. Ces effluents contiennent des sels dissous et des particules radioactives, qui sont gérés comme des déchets de faible et moyenne activité.

Le processus NUCLEANTECH® UF₆ constitue une solution pour le traitement de cet effluent de manière à ce que la majeure partie de celui-ci puisse être réutilisée dans le processus de lavage, avec l’économie d’eau qui en résulte et, surtout, la minimisation du volume de déchet nucléaire qui doit être géré à l’extérieur.

Le processus repose sur une filtration de l’effluent suivie d’un processus d’évaporation sous vide, dans lequel le concentré est alimenté dans un cristalliseur pour obtenir un déchet totalement sec. Ce déchet concentre toutes les particules radioactives dans le plus petit volume possible, ce qui réduit considérablement le coût de la gestion des déchets générés. L’eau séparée dans l’évaporateur, une fois condensée, présente une qualité adaptée à une nouvelle réutilisation dans les opérations de lavage des équipements de processus.

Le processus NUCLEANTECH® UF₆ représente une solution durable à la génération de déchets de faible et moyenne activité dans les opérations de lavage dans les usines d’enrichissement d’uranium tout en minimisant considérablement le volume des déchets produits, avec l’économie économique qui en résulte.

NUCLEANTECH® NWDR

Dans les usines d’enrichissement d’uranium et, surtout, dans les centrales nucléaires, de grands volumes de déchets sont générés qui, malgré leur faible radioactivité, doivent être gérés conformément aux protocoles normalisés pour les déchets nucléaires. Ces déchets proviennent de tous les ustensiles et matériaux de protection jetables utilisés par les travailleurs des installations, tels que des masques, gants, bonnets, lunettes, combinaisons de protection, etc. Gérer ce volume énorme de déchets par leur confinement dans des fûts de 220 L scellés avec du béton s’avère très coûteux.

Dans certaines installations, là où cela est permis, ces déchets sont incinérés ; bien que ce soit une alternative économique, ce n’est pas la plus avantageuse d’un point de vue environnemental.

La solution NUCLEANTECH® NWDR (réduction des déchets nucléaires) a été conçue comme une alternative innovante pour la minimisation du volume de ce type de déchet nucléaire, pouvant atteindre jusqu’à 80 % de réduction du volume global. Le cœur du processus est constitué par une étape de pyrolyse des déchets qui, en l’absence d’oxygène, sont détruits et transformés en un déchet solide (5 % du volume initial), une fraction liquide et un courant gazeux qui est traité de manière appropriée avant d’être libéré dans l’atmosphère. Du traitement de la fraction liquide et de la fraction gazeuse, un déchet sec est également généré, qui peut représenter 15 % du volume du déchet initial.

Les avantages du processus NUCLEANTECH® NWDR sont nombreux et très importants. Parmi les plus pertinents, on trouve les suivants :

• Réduction de 80 % du volume de déchet nucléaire de faible et moyenne activité généré dans les usines qui manipulent des substances radioactives, en particulier, les usines d’enrichissement d’uranium et les centrales nucléaires. Cela représente une réduction drastique des coûts de gestion de ces déchets.
• Taille de l’installation relativement petite, ce qui permet de traiter les déchets sur place sans qu’ils aient besoin d’être transportés.
• Dans le processus, aucune cendre contaminante ni dioxines ne sont générées car aucune incinération n’est effectuée.
• Le processus est efficace, compact et sûr.