La gestion des déchets nucléaires après le déclassement d’une centrale
Centrale nucléaire Gentilly-2 (Axel Drainville [CC BY-NC 2.0], flickr)
Centrale nucléaire Gentilly-2 (Axel Drainville [CC BY-NC 2.0], flickr)
Quels sont les liens avec mon programme d'études?
Même lorsqu’un réacteur nucléaire n’est plus utilisé, ses composants restent radioactifs. Il est donc important de gérer de manière sécuritaire les déchets radioactifs qui ont été produits par une centrale nucléaire.
Partout dans le monde, des gouvernements cherchent des solutions pour déclasser (fermer) leurs vieilles centrales nucléaires et gérer les dangereux déchets radioactifs qui ont été produits par ces centrales. Le Canada ne fait pas exception. En 2012, il a fermé son réacteur nucléaire de Gentilly-2 au Québec.
Le déclassement d’une centrale nucléaire est une tâche difficile. Découvrons pourquoi.
Comment fonctionne un réacteur nucléaire?
L’uranium-235 est l’une des principales matières utilisées dans un réacteur nucléaire. Cet isotope radioactif de l’uranium est conditionné sous forme de longs tubes appelés barres de combustible ou crayons de combustible. Quand on bombarde ces barres avec un flux contrôlé de neutrons, les atomes d’uranium-235 se cassent en deux. On appelle ce processus la fission nucléaire. La fission produit une immense quantité de chaleur, qui se transmet à l’eau dans laquelle les barres de combustible sont immergées. L’eau ainsi chauffée produit de la vapeur avec suffisamment de force pour faire tourner une turbine qui génère de l’électricité.
L’eau utilisée dans de nombreux réacteurs nucléaires s’appelle eau lourde. On la nomme ainsi parce que l’hydrogène qui constitue la molécule H2O possède un neutron supplémentaire par rapport à de l’eau ordinaire. L’eau lourde aide à modérer (ralentir) la réaction de fission et à refroidir les barres de combustible. Si on utilisait de l’eau ordinaire, celle-ci absorberait les neutrons libérés lors de la fission des atomes d’uranium. Comme l’eau lourde possède déjà un neutron supplémentaire, elle ne peut pas en absorber d’autres.
Le savais-tu?
L’énergie nucléaire génère environ 15 % de toute l’électricité produite au Canada.
Pourquoi faut-il arrêter un réacteur nucléaire?
Malheureusement, les barres de combustible finissent par ne plus contenir aucun atome d’uranium-235 à fissionner et elles ne sont dès lors plus utiles pour produire de l’énergie. Cependant, elles restent extrêmement chaudes et radioactives. Cela signifie qu’elles continuent d’émettre des particules de haute énergie comme des électrons ou des rayons gamma. Ces particules peuvent gravement endommager les cellules des organismes vivants, notamment des êtres humains.
La radioactivité de l’uranium-235 diminue avec le temps. Celui-ci finit par devenir inoffensif. Cependant, le processus peut prendre plus d’un millier d’années! (Lien en Anglais). Que faire de ces dangereuses barres de combustible en attendant?
Comment déclasse-t-on une centrale nucléaire?
La première étape consiste à lentement refroidir les barres de combustible en les immergeant dans un bassin de stockage rempli d’eau qui ressemble à une gigantesque piscine. L’eau contribue aussi à bloquer les rayonnements émis. Les barres de combustible usées doivent rester dans ce bassin pendant au moins dix ans! Ensuite, on peut les transférer dans un conteneur de stockage à sec, généralement fabriqué en acier inoxydable ou en céramique. Les conteneurs sont soigneusement scellés et les barres resteront à l’intérieur pendant 50 ans ou plus.
Le savais-tu?
Chaque année, on produit dans le monde un total de 34 000 mètres cubes de déchets nucléaires de haute activité. C’est assez pour remplir près de 14 piscines olympiques.
Existe-t-il des réacteurs nucléaires déclassés au Canada?
Oui. En 2012, le gouvernement du Québec a décidé de fermer son réacteur nucléaire Gentilly-2, devenu trop cher à exploiter. Tous les déchets les plus dangereux, notamment les barres de combustible, ont été retirés et stockés dans les bassins décrits précédemment. Le bâtiment qui abritait le réacteur nucléaire et tout son contenu ont été scellés hermétiquement. Rien ni personne ne doit entrer ou sortir de ce bâtiment avant environ 50 ans. On avait déjà appliqué cette procédure à Gentilly-1, un réacteur plus ancien construit dans la même centrale.
Quatre réacteurs nucléaires ont aussi été déclassés en Ontario.
Le savais-tu?
Certains pays possèdent un type spécial de réacteur nucléaire appelé réacteur surgénérateur, qui utilise comme combustible les déchets radioactifs des réacteurs ordinaires.
Récapitulons
De manière générale, les réacteurs nucléaires sont des moyens relativement sûrs et efficaces de produire de l’électricité. Plus particulièrement, les centrales nucléaires sont beaucoup moins polluantes que les centrales à combustibles fossiles. Cependant, la gestion et l’élimination des déchets nucléaires demeurent des problèmes majeurs. Comme tu viens de l’apprendre, les déchets nucléaires restent dangereux pendant des décennies après le déclassement d’une centrale.
POINTS DE DÉPART
- Vis-tu à proximité d’une centrale nucléaire? Si oui, quel est son nom? Quel est le statut des réacteurs de cette centrale? (en activité, à l’arrêt ou déclassé)
- Imagine que nous sommes en 2065 et que l’on a construit une zone résidentielle sur l’ancien site de Gentilly-2 au Québec. Tu cherches justement une maison dans cette région. Accepterais-tu de vivre dans cette zone résidentielle? Pourquoi?
- Selon les estimations, le déclassement de la centrale nucléaire Gentilly-2, au Québec, coûtera 1,2 milliard de dollars et durera environ 50 ans. Selon toi, pourquoi un déclassement est-il si cher et si long?
- Quel est l’organisme canadien qui réglemente le cycle de vie des centrales nucléaires, de leur construction à leur déclassement?
- En quoi les méthodes actuelles de traitement des déchets nucléaires illustrent-elles les liens entre les sciences, la technologie, la société et l’environnement? Explique ta réponse.
- Le processus à l’intérieur d’un réacteur nucléaire repose sur une réaction contrôlée faisant intervenir de l’uranium-235. Examine plus en profondeur la réaction nucléaire et décris en détail le processus, notamment l’équation chimique de la réaction nucléaire.
- Étudie les différentes méthodes pour éliminer ou stocker les déchets nucléaires. Quels sont les éventuels inconvénients et avantages de chaque méthode? Quelle est, selon toi, la meilleure méthode? Explique ton raisonnement.
- Parmi les principales composantes d’un réacteur nucléaire, citons les barres de commande, les barres de combustible d’uranium et un bloc de graphite qui agit comme modérateur. La fonction du modérateur est de ralentir les neutrons produits pendant la réaction nucléaire. Pourquoi faut-il ralentir les neutrons? (Remarque : Cette question peut nécessiter des recherches supplémentaires)
- Examine la manière dont les médias populaires décrivent les réacteurs nucléaires. Compare-la avec les documents scientifiques disponibles sur Internet. La description des médias vise-t-elle à présenter la réalité ou à faire sensation? Justifie ta réponse.
- Cet article peut servir pour des activités d’enseignement et d’apprentissage dans les catégories « Terre & Environnement » et « Chimie » afin d’aborder des sujets comme l’énergie nucléaire, la radioactivité, la fission et la fusion et les incidences énergétiques. Parmi les concepts présentés, citons les centrales nucléaires, le déclassement, les isotopes radioactifs, l’uranium-235, la fission nucléaire, les barres de combustible, les neutrons, l’eau lourde, les électrons et les rayons gamma.
- Avant de faire lire cet article, les enseignants peuvent utiliser la stratégie d’apprentissage Aperçu du vocabulaire pour présenter les nouveaux termes à leurs élèves et en renforcer l’acquisition. Des fiches reproductibles prêtes à utiliser de l’aperçu du vocabulaire sont disponibles aux formats [Google doc] et [.pdf].
- Après la lecture de l’article, les enseignants peuvent demander aux élèves d’examiner les enjeux liés au déclassement d’une centrale nucléaire selon le point de vue des différentes parties prenantes en utilisant la stratégie d’apprentissage Enjeux et parties prenantes. En premier lieu, tous les élèves de la classe pourraient discuter ensemble afin d’isoler quelques-uns des principaux enjeux liés au déclassement d’une centrale nucléaire, qu’ils utiliseront ensuite avec la stratégie d’apprentissage. Des fiches reproductibles prêtes à utiliser des Enjeux et parties prenantes sont disponibles aux formats [Google doc] et [.pdf]. Téléchargez un exemple des réponses possibles des élèves à cet article [.pdf].
- Afin de renforcer leur connaissance des différentes étapes du déclassement d’une centrale nucléaire et de la durée de chaque étape, les élèves pourraient résumer dans un format visuel (organisateur graphique, document infographique, etc.) les étapes décrites dans l’article.
Connecter et Relier
- Vis-tu à proximité d’une centrale nucléaire? Si oui, quel est son nom? Quel est le statut des réacteurs de cette centrale? (en activité, à l’arrêt ou déclassé)
- Imagine que nous sommes en 2065 et que l’on a construit une zone résidentielle sur l’ancien site de Gentilly-2 au Québec. Tu cherches justement une maison dans cette région. Accepterais-tu de vivre dans cette zone résidentielle? Pourquoi?
Relier la Science et la Technologie à la Société et à l'Environnement
- Selon les estimations, le déclassement de la centrale nucléaire Gentilly-2, au Québec, coûtera 1,2 milliard de dollars et durera environ 50 ans. Selon toi, pourquoi un déclassement est-il si cher et si long?
- Quel est l’organisme canadien qui réglemente le cycle de vie des centrales nucléaires, de leur construction à leur déclassement?
- En quoi les méthodes actuelles de traitement des déchets nucléaires illustrent-elles les liens entre les sciences, la technologie, la société et l’environnement? Explique ta réponse.
Explorer les Concepts
- Le processus à l’intérieur d’un réacteur nucléaire repose sur une réaction contrôlée faisant intervenir de l’uranium-235. Examine plus en profondeur la réaction nucléaire et décris en détail le processus, notamment l’équation chimique de la réaction nucléaire.
- Étudie les différentes méthodes pour éliminer ou stocker les déchets nucléaires. Quels sont les éventuels inconvénients et avantages de chaque méthode? Quelle est, selon toi, la meilleure méthode? Explique ton raisonnement.
- Parmi les principales composantes d’un réacteur nucléaire, citons les barres de commande, les barres de combustible d’uranium et un bloc de graphite qui agit comme modérateur. La fonction du modérateur est de ralentir les neutrons produits pendant la réaction nucléaire. Pourquoi faut-il ralentir les neutrons? (Remarque : Cette question peut nécessiter des recherches supplémentaires)
Littératie Médiatique
- Examine la manière dont les médias populaires décrivent les réacteurs nucléaires. Compare-la avec les documents scientifiques disponibles sur Internet. La description des médias vise-t-elle à présenter la réalité ou à faire sensation? Justifie ta réponse.
Suggestions d'enseignement
- Cet article peut servir pour des activités d’enseignement et d’apprentissage dans les catégories « Terre & Environnement » et « Chimie » afin d’aborder des sujets comme l’énergie nucléaire, la radioactivité, la fission et la fusion et les incidences énergétiques. Parmi les concepts présentés, citons les centrales nucléaires, le déclassement, les isotopes radioactifs, l’uranium-235, la fission nucléaire, les barres de combustible, les neutrons, l’eau lourde, les électrons et les rayons gamma.
- Avant de faire lire cet article, les enseignants peuvent utiliser la stratégie d’apprentissage Aperçu du vocabulaire pour présenter les nouveaux termes à leurs élèves et en renforcer l’acquisition. Des fiches reproductibles prêtes à utiliser de l’aperçu du vocabulaire sont disponibles aux formats [Google doc] et [.pdf].
- Après la lecture de l’article, les enseignants peuvent demander aux élèves d’examiner les enjeux liés au déclassement d’une centrale nucléaire selon le point de vue des différentes parties prenantes en utilisant la stratégie d’apprentissage Enjeux et parties prenantes. En premier lieu, tous les élèves de la classe pourraient discuter ensemble afin d’isoler quelques-uns des principaux enjeux liés au déclassement d’une centrale nucléaire, qu’ils utiliseront ensuite avec la stratégie d’apprentissage. Des fiches reproductibles prêtes à utiliser des Enjeux et parties prenantes sont disponibles aux formats [Google doc] et [.pdf]. Téléchargez un exemple des réponses possibles des élèves à cet article [.pdf].
- Afin de renforcer leur connaissance des différentes étapes du déclassement d’une centrale nucléaire et de la durée de chaque étape, les élèves pourraient résumer dans un format visuel (organisateur graphique, document infographique, etc.) les étapes décrites dans l’article.
En savoir plus
Le fonctionnement d'une centrale nucléaire - EDF (Électricité de France) - brève explication avec trois vidéos.
Déchets radioactifs Ressources naturelles Canada - une sélection de liens vers des informations sur la manière dont le gouvernement Canadien réglemente l'élimination des déchets nucléaires.
Activités liées au déclassement des installations de Gentilly-2 Hydro-Québec -- Cette vidéo (10 min 17 sec) fait le bilan des activités de déclassement des installations de Gentilly-2 réalisées en 2013 et en 2014 .
Références
Canadian Nuclear Association. (n.d.). Waste management.
Canadian Nuclear Safety Comission. (2019). Nuclear power plants.
CBC News. (2012). Quebec's Gentilly-2 nuclear plant shuts down after 29 years.
Hydro-Québec. (n.d.). Decommissioning of Gentilly-2 facilities.
International Atomic Energy Agency. (2016). Nuclear power reactors in the world.
Nuclear Energy Institute. (n.d.). How a nuclear reactor works.
United States Nuclear Regulatory Commission. (2015). NRC: Backgrounder on radioactive waste.
World Nuclear Association. (2017). Radioactive waste - Myths and realities.