Les combustibles “cible de transmutation”

GdR GEDEPEON-NOMADE Paris 21-22 Novembre 2005 1
Atelier GEDEPEON - NOMADE
Etudes GdR NOMADE
MATERIAUX pour la TRANSMUTATION
Etudes du GdR NOMADE
Michel Beauvy
Commissariat à l’Energie Atomique, Direction de l’Energie Nucléaire,
Centre d’Etudes de Cadarache, St Paul lez Durance, France
[email protected]

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Introduction
•Objectifs de la transmutation des déchets nucléaires
Diminuer la radiotoxicité sur le long terme en transformant
les isotopes à vie longue en isotopes stables ou à durée de
vie nettement plus courte
de combien : 90%? 99,99%?; durée de vie courte:<300ans?
•Radio-isotopes et quantités (58 + 1 réacteurs en France)
Actinides (≠Pu et U) Am, Np, Cm; 99Tc, 129I, 134Cs
transmuter tous les isotopes?
Par an: 237Np=600kg; 241Am=220kg; 244Cm=14kg; 245Cm=1kg;
99Tc=920kg; 129I=220kg; 135Cs=440kg
•Principe : la fission
Fissionner les isotopes radiotoxiques en P.F.
minimiser Cs, I, Tc issus des fissions
Utilisation des neutrons = fissions + captures
captures à minimiser
neutrons rapides mieux adaptés : disponibilité des outils?

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Contexte de la transmutation
•Modes de transmutation envisagés
dans des réacteurs du parc :
Homogène : dilution des « déchets » dans le combustible
Hétérogène : concentration des « déchets » dans des cibles
dans des réacteurs dédiés :
concentration des « déchets » dans le combustible (ADS)
compatibilité avec le parc de réacteur? cible once through?
•Isotopes et modes étudiés
Am: modes homogène et hétérogène en RNR, combustible ADS
Np : mode homogène RNR; 99Tc et 129I : mode hétérogène;
Cm? quantités, mise en oeuvre, et 135Cs ? mise en oeuvre
•Eléments de physique
Homogène en REP : limité à 2% actinides « déchets »
+ production importante d’actinides supérieurs
Homogène en RNR : jusqu’à 5% actinides « déchets »
+ rapport capture/fission plus faible en spectre rapide (/15)

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INCINERATION par TRANSMUTATION
Etudes avec Am, Np, Tc
Mode hétérogène:
Am, Tc, I (Cm, Cs?)
combustible standard
«cibles»
Concentration
moyenne ou
élevée
= matrice inerte
+ déchets
Mode homogène (dilution) :
Np, Am
dans un combustible
(RNR de préférence, GEN IV)
« ADS »
Concentration élevée dans
le «combustible» pour
réacteur dédié: Am (Cm?)

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•Modes homogène
Combustibles avec actinide dilué : faible teneur
REX : important avec oxydes et Pu (RNR et REP/MOX)
transmutation Np et Am démontrée en réacteur
futur (Génération IV, …) : nitrures, carbures, oxydes
difficultés pour la fabrication (radioactivité Am)
•Mode hétérogène
Cibles de Tc: simplicité mais irradiation d’alliages très longue
Cibles d’actinide: actinide + matrice inerte (composite/sol.sol)
faisabilité scientifique démontrée :
100% Am transmuté après 2ans irradiation EFFTRA T4
mais 30% de captures / once through (= taux de fission >90%)
et matrice inerte à optimiser pour faisabilité technique
•Coeur de réacteur dédié
Combustible pour ADS (programme int. FUTURE/CONFIRM)
Irradiation dans PHENIX et BOR 60 :
Am: alliages, oxydes dans MgO ou Mo, nitrures; Cm?
Modes de transmutation : REX