La gestion optimisée des déchets radioactifs de haute activité et à vie longue va être discutée au parlement en 2012. Une partie des études réalisées dans ce cadre concerne l'incinération des actinides mineurs, ceux-ci étant les principaux responsables de la radiotoxicité des déchets nucléaires sur le long terme.
Les principaux déchets issus des centrales actuelles, en terme de radiotoxicité sont les produits de fission et les actinides mineurs (neptunium, américium et curium). Ces derniers, et particulièrement l'américium, sont largement dominants sur le long terme. Trois stratégies de transmutation se distinguent :
- l'américium uniquement,
- l'américium et le neptunium,
- l'américium, le neptunium et le curium.
Il a été montré [1] que l'utilisation de neutrons rapides est impérative si l'on veut favoriser les fissions des actinides mineurs par rapport à la capture neutronique. Parmi les systèmes nucléaires potentiels à spectre rapide figure le concept de réacteurs sous-critiques pilotés par accélérateur, appelé aussi Accelerator Driven System (ADS)[2]. Ainsi, le texte législatif (loi n2006-739 du 28 juin 2006) qui prépare la discussion parlementaire de 2012 et qui fixe les orientations des recherches mentionne explicitement les ADS pour la transmutation des déchets.Les ADS sont donc des systèmes dont le potentiel est à évaluer précisément, en parallèle aux études menées sur les systèmes de génération IV, tels que les Réacteurs à Neutrons Rapides au Sodium (RNR-Na) ou les Réacteurs à Neutrons Rapides au Gaz (RNR-Gaz). La mention "dédiés à la transmutation" suggère que la vocation des ADS n'est pas de fournir de l'électricité. Cela impose de considérer un parc de base électrogène, constituant la première strate dont les déchets produits seront séparés puis introduits dans une deuxième strate incinératrice, composée d'ADS. Les strates électrogènes que nous allons prendre en compte dans nos études se composent de Réacteurs à Eau Pressurisée (REP) ou de Réacteurs à Neutrons Rapides à caloporteur Sodium (RNR-Na). Dans les deux cas, le multi-recyclage du plutonium sous forme de MOX sera considéré. En effet, l'incinération des actinides mineurs n'est intéressante que si une stratégie fermée de gestion du plutonium est mise en uvre afin de limiter son inventaire.
La plupart des concepts d'ADSétudiés aujourd'hui est constituée d'une cible de production de neutrons située au centre d'un cur qui contient la matière fissile. Les neutrons sont créés par réactions de spallation induites par un flux de protons de haute énergie et de haute intensité. Ce flux de neutrons permet d'initier les réactions de fission dans le cur du réacteur, conçu pour "s'éteindre" sans cet apport externe. En effet, le nombre de neutrons créés par les fissions successives ne suffit pas à compenser les pertes par fuite et par absorption. On a donc un système intrinsèquement sous-critique. Néanmoins, cette sous-criticité limite la quantité de combustible qu'il est possible d'irradier.
Au niveau européen, le projet MYRRHA/XT-ADS vise à construire un concept de réacteur hybride expérimental pour une première démonstration mondiale d'un ADS et pour ouvrir la voie vers un futur démonstrateur industriel. En France, les études systèmes sur les ADSsont couplées à des études de scénarios de déploiement des réacteurs hybrides dédiés à la transmutation des actinides mineurs.
La transmutation des actinides mineurs à l'aide d'ADS a fait l'objet d'un certain nombre d'études en France depuis une quinzaine d'années [3,4]. Dans l'ensemble des scénarios étudiés, les concepts considérés ont une puissance thermique inférieure à 600 GWth, à l'instar des prototypes de recherche ou industriels en développement en Europe.
Cependant, ni la densité de puissance ni les temps d'irradiation n'ont été optimisés pour ces concepts, ce qui implique que les inventaires d'actinides mineurs présents en cur et en cycle soient relativement élevés comparés à la transmutation homogène réalisée en réacteur rapide au sodium. Enfin, la faible puissance unitaire du concept de référence conduit à un nombre important d'ADS pouvant absorber le flux d'actinides mineurs provenant de la strate électrogène.