Photo :La tour de refroidissement de la centrale nucléaire allemande de Mülheim-Kärlich est en construction.
Nous sommes en 2045. Les tours de refroidissement de la centrale nucléaire de Doel ne sont plus typiques du port d'Anvers. La centrale électrique a été démolie jusqu'à la dernière pierre. Le site a le soi-disant 'champ vert' a depuis reçu une autre destination.
Que ce soit réellement vert, et que vous puissiez taper dans un ballon ou faire un pique-nique là où des atomes ont été brisés, est discutable. "Nous regardons avec les autorités locales si nous pouvons donner au site une destination qui puisse jouer un rôle dans le développement économique et social de la région", précise Engie Electrabel.
L'exploitant qualifie le démantèlement de notre parc nucléaire de « plus grand projet que nous ayons jamais réalisé ». Sauf pour la construction de centrales nucléaires. Le fonds censé couvrir les coûts de démantèlement contient actuellement 5,7 milliards d'euros. 7,4 milliards sont destinés au stockage du combustible nucléaire usé.
La centrale nucléaire de Doel 3 contient à elle seule environ 360 000 tonnes de matériel. Selon les calculs d'Electrabel, 1 % de ces déchets finiraient comme déchets radioactifs. Le projet de démantèlement débutera le 1er octobre 2022 avec l'arrêt du réacteur de Doel 3. Ce sera ensuite le tour de Tihange 2, le 1er février 2023. Si la loi de sortie du nucléaire n'est pas respectée, les réacteurs restants suivront en 2025. Dans ce cas, Electrabel s'attend à avoir achevé l'intégralité des travaux d'ici 2045.
Plus de 180 réacteurs nucléaires commerciaux et expérimentaux dans le monde ont déjà été déclassés, selon l'Association nucléaire mondiale (WNA). "Une vingtaine d'entre eux ont traversé tout le processus de démantèlement", explique Patrick O'Sullivan, expert en démantèlement à l'Agence internationale de l'énergie atomique.
Il y a deux options. Soit vous commencez immédiatement le démantèlement, soit l'arrêt du réacteur est suivi d'une période dite de « confinement sûr ». Dans ce cas, le démantèlement ne commencera qu'après 40 à 60 ans, voire plus. C'est le cas, par exemple, de la centrale nucléaire néerlandaise de Dodewaard, fermée en 1997.
La centrale nucléaire de Doel 3 est bonne à elle seule pour environ 360 000 tonnes de matériel
« Le confinement sécurisé a été privilégié pendant un certain temps, notamment aux États-Unis, pour des raisons financières. Aujourd'hui, les experts reviennent là-dessus", a déclaré O'Sullivan. "Cela se fait aussi souvent dans des réacteurs refroidis au gaz, car ils contiennent une grande quantité de graphite pour lequel aucune bonne solution n'a encore été trouvée." Dans un troisième cas rare, un réacteur nucléaire n'est pas démantelé mais enterré pour une durée indéterminée sous une épaisse couche de béton. Cette stratégie - 'enterrement' – a été appliqué au réacteur de Tchernobyl et à plusieurs petits réacteurs américains, entre autres.
Comme la plupart des opérateurs européens, Engie Electrabel opte pour le démantèlement immédiat. « En plus de certains avantages, le démantèlement différé présente également des inconvénients majeurs », explique Arnaud Du Bois, co-responsable du démantèlement du parc nucléaire de Tractebel. "Le plus grand avantage est que la radioactivité diminue naturellement avec le temps, ce qui vous permet de travailler dans un environnement plus sûr."
Les neutrons du réacteur peuvent rendre radioactifs les matériaux à l'intérieur et autour du réacteur. Les atomes stables se transforment par absorption en radionucléides instables tels que le fer-55 (55Fe) ou le cobalt-60 (60Co). 'La demi-vie du cobalt-60 (le temps qu'il faut pour que le niveau de rayonnement diminue de moitié, ndlr) est d'environ cinq ans », explique Du Bois. "Si vous attendez trente ans, le rayonnement a déjà spontanément diminué d'un facteur 2."
« L'un des inconvénients d'un démantèlement différé est qu'entre-temps, toute l'expertise des travailleurs de l'usine est perdue », explique Du Bois. "Après plus d'un demi-siècle, vous entrez dans un territoire inexploré en tant que démonteur."
Alors mettez-vous au travail tout de suite, même si le marteau de démolition restera stocké pendant les premières années. Un projet de démantèlement commence par cartographier le chantier. C'est déjà en cours pour Doel 3. "Les modèles simulent la façon dont les installations du bâtiment du réacteur sont exposées au rayonnement neutronique libéré lors de la fission nucléaire dans le réacteur", explique Du Bois.
« Cette exposition peut rendre certaines parties des installations radioactives. Des foils spéciaux ont déjà été installés à des endroits stratégiques qui captent les neutrons pour vérifier si ces mesures sont cohérentes avec les modèles. Nous prélevons également des échantillons de surfaces en béton dans le bâtiment du réacteur pour mieux comprendre la composition chimique. Nous utilisons cette combinaison de modèles et de mesures pour cartographier plus de soixante radionucléides."
Après l'arrêt du réacteur, suit la phase dite d'arrêt. « Cela commence par l'élimination du combustible nucléaire, qui représente 99 % de la radioactivité de la centrale », explique Kris Peeters. Peeters est Shutdown and Change Manager pour la centrale nucléaire de Doel chez Engie Electrabel et doit veiller au bon déroulement de l'arrêt. Les éléments combustibles nucléaires vont de la cuve du réacteur, une cuve en acier de 25 centimètres d'épaisseur, au quai dit de désactivation, un bain d'eau dans lequel le combustible nucléaire peut refroidir.
Ce n'est qu'après trois ans de refroidissement que le combustible nucléaire – toujours sous l'eau – peut être chargé dans des conteneurs, une opération dont la durée est estimée à deux ans. Cela se fait selon un plan de chargement sophistiqué. "L'objectif est d'empêcher que le rayonnement et la température dans le conteneur ne montent trop haut", explique Peeters. "Nous combinons des éléments combustibles anciens et plus récemment déchargés pour obtenir un arrangement optimal."
Un conteneur a une hauteur de 6 mètres, un diamètre de 2,5 mètres et un poids d'environ 100 tonnes. "Les conteneurs sont résistants au feu, aux tremblements de terre et aux impacts d'avions et seront placés dans un bâtiment spécialement désigné", explique Peeters. La ventilation naturelle évacue la chaleur que le combustible nucléaire produit encore. De là, ils peuvent ensuite être transportés vers une usine de retraitement ou une installation de stockage géologique.
Le combustible nucléaire dans le réacteur chauffe l'eau dans le cycle dit primaire. "Une couche d'oxyde radioactif se forme sur les tuyaux de ce circuit", explique Peeters. «Nous desserrons cette couche avec un processus de désinfection chimique. Des filtres spéciaux piègent les particules radioactives."
Lorsque le combustible nucléaire a été déplacé vers un stockage temporaire et que les circuits autour du réacteur ont été désinfectés, il est temps pour le soi-disant 'rip &ship' phase, découpage et stockage du réacteur. Selon O'Sullivan, ce processus commence souvent virtuellement. "De nos jours, les modèles 3D d'une centrale électrique permettent aux techniciens d'utiliser la réalité virtuelle préparer. Ils permettent dans un premier temps de simuler numériquement certains processus de coupe. »
Le démantèlement commence par le démantèlement de certains composants internes du réacteur, comme le support des crayons combustibles. "Cet acier est hautement activé", explique Du Bois. "Il émet un taux de rayonnement de dizaines de Sieverts par heure (pour référence :la dose de rayonnement que vous pouvez légalement encourir à partir de sources artificielles est de 1 milliSievert par an, ndlr) † C'est pourquoi nous devons découper les parties du réacteur sous l'eau avec des robots (car l'eau arrête le rayonnement, ndlr) et mettez-le dans des conteneurs."
Après le démantèlement, Dessel recevra 26 000 caisses en béton contenant des matières radioactives, pendant plusieurs centaines d'années
C'est ensuite au tour des composants du circuit primaire, tels que les générateurs de vapeur, le vase de régulation de pression et les tuyauteries. « La coupe se fait avec des scies au tungstène ou au diamant, ou avec du fil diamanté pour les grosses pièces », explique Du Bois. "Dans cette phase, ce n'est plus nécessaire sous l'eau, mais parfois à distance." La cuve du réacteur elle-même est ensuite découpée en morceaux et placée dans des conteneurs.
Il y a une épaisse couche de béton autour du réacteur qui doit arrêter le rayonnement. "L'extérieur du béton peut être traité comme des déchets de construction normaux, mais l'intérieur est activé et doit être jeté dans des conteneurs spéciaux après la coupe", explique Du Bois.
« Après la démolition du bouclier en béton autour du réacteur, les structures en béton restantes du bâtiment réacteur sont contrôlées et, si nécessaire, décontaminées par raclage de la couche radioactive. Ce qui reste alors est exempt de radioactivité et peut simplement être mis au rebut."
Vue de la cuve du réacteur, qui est chargée ici sous l'eau avec de nouvelles barres de combustible. Le retrait du combustible nucléaire est la première étape du démantèlement.
Les matières radioactives et les déchets de construction sont traités et stockés chez Belgoproces à Dessel, une filiale de Niras, l'agence gouvernementale qui organise la gestion de nos déchets nucléaires. «Il s'agit pour l'essentiel de déchets de faible ou moyenne activité et à vie courte éligibles au stockage en surface», précise Sigrid Eeckhout (Niras).
Ces déchets dits de catégorie A seront entreposés dans des caissons en béton. Lorsque tout notre parc nucléaire sera démantelé, Dessel comptera environ 26 000 unités pendant plusieurs centaines d'années. Niras espère commencer la construction du dépôt à la mi-2022. Une usine de fabrication des caissons en béton est actuellement en construction.
"Une petite partie des déchets, environ 700 à 800 mètres cubes, relève de la catégorie B :les déchets de faible ou moyenne activité à vie longue", explique Eeckhout. « Cela concerne, entre autres, les composants de la cuve du réacteur. Seul le combustible nucléaire lui-même relève de la catégorie C, les déchets de haute activité à vie courte ou longue. Dans l'attente d'une décision politique sur le stockage géologique, les déchets Ben C seront également entreposés en surface pour le moment.»
Après le démantèlement de toutes les centrales électriques, il y aura environ 26 000 boîtes en béton contenant des déchets de faible ou moyenne activité à vie courte à Dessel.
Le volume de déchets est réduit au minimum. « Ce qui est combustible est brûlé et les cendres sont compressées. Les moteurs et autres pièces de machines sont également compressés autant que possible avec une presse de 2 000 tonnes. Les déchets compactés sont stockés dans des fûts en acier de 400 litres généralement dans des caisses en béton. Les matériaux non compactables tels que le béton activé et l'acier peuvent ainsi être stockés dans les monolithes."
Le combustible nucléaire restera sur le site de la centrale nucléaire jusqu'à ce qu'une décision politique sur le stockage géologique soit prise. Les hangars de stockage y resteront un certain temps après 2045. "Les bâtiments recevront un permis pour quatre-vingts ans", précise Anne-Sophie Hugé (Engie Electrabel). "Nous supposons que d'ici là, un autre emplacement sera disponible pour l'élimination finale du combustible usé."
Merci à Luc Noynaert (SCK CEN).
AFCN :« Les risques diminuent rapidement »Tout au long du processus d'arrêt et de démantèlement, l'Agence fédérale de contrôle nucléaire (AFCN) veille à la sûreté. "Le risque pour l'environnement diminue rapidement", explique Frederik Van Wonterghem, chef du Département des installations nucléaires de base à l'AFCN, qui surveille les centrales nucléaires. "Une fois le réacteur arrêté et le combustible nucléaire transféré dans des conteneurs, les principaux risques sont l'exposition des techniciens aux rayonnements et les accidents industriels pendant les opérations." Bien que la plupart des pièces radioactives soient démantelées à distance, certains composants et matériaux contaminés doivent être retirés. manuellement. L'AFCN effectue des contrôles tant sur papier que sur le terrain. "Dans un rapport de sécurité pour le démantèlement, le gestionnaire doit décrire comment il abordera le démantèlement", explique Van Wonterghem. Quelles techniques seront utilisées ? Comment sont-ils testés ? Quelle dose de rayonnement le personnel recevra-t-il ? Mais aussi :qu'est-ce qui pourrait mal tourner ? Que se passe-t-il si une machine cale ou si un morceau de matière radioactive tombe ? Lors des phases cruciales, nous vérifions également sur le chantier si tout se déroule comme prévu."
L'AFCN supervise également la gestion et le traitement des déchets. "Rien ne part sans savoir exactement de quoi il s'agit et d'où il vient", déclare Van Wonterghem. « L'exploitant est responsable des mesures du niveau de rayonnement. Nous vérifions les méthodes utilisées et procédons à des contrôles aléatoires.'
Outre les déchets radioactifs, qui nécessitent un traitement et un stockage particuliers, il existe une fraction qui peut être traitée sous certaines conditions. "Ce sont de faibles niveaux de rayonnement qui, même dans le pire des cas, ne présentent aucun danger pendant le transport et le stockage dans une décharge industrielle", explique Van Wonterghem. Les déchets qui peuvent conduire à une dose maximale de 10 microSievert par an peuvent être rejetés pour un traitement conventionnel. "Cette limite est trois cents fois inférieure à la dose de rayonnement de 3 miliSievert que vous recevez naturellement chaque année (due au rayonnement cosmique et aux éléments radioactifs dans les matériaux de construction et la croûte terrestre, ndlr) † C'est un matériau considéré comme non radioactif et qu'en théorie on peut construire une pépinière ou forger une casserole sans aucun danger."
Avant la libération du site, l'AFCN vérifie si le sol est exempt de contamination radioactive. Et à la fois en surveillant les mesures par l'opérateur et par ses propres mesures. Ce qui reste, ce sont les hangars de stockage temporaire du combustible nucléaire usé. «Les conteneurs utilisés et la conception des bâtiments sont évalués», explique Van Wonterghem. Plus tôt cette année, des habitants proches de la centrale électrique de Tihange ont exprimé leur inquiétude quant au fait que les bâtiments ne résisteraient pas à l'impact d'un avion-cargo. Alors qu'ils sont sous une trajectoire de vol. "Ce n'est pas tant le bâtiment, mais surtout les conteneurs de combustible nucléaire eux-mêmes qui offrent une protection contre les accidents", rétorque Van Wonterghem. "Ils sont conçus de manière à ne pas fuir en cas de crash d'un avion militaire."
Selon Van Wonterghem, des recherches plus approfondies ont montré qu'il n'y a "aucune conséquence inacceptable" même en cas de crash d'un avion de ligne ou même d'un avion cargo lourd. « Cela signifie qu'un accident pour un civil entraînera une dose maximale de 5 milliSievert. Je ne peux pas donner plus de détails sur ces simulations pour le moment pour des raisons de sécurité. Je peux confirmer que les simulations ont répondu à nos attentes.'
