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Trouver des foyers pour les déchets qui survivront (probablement) à l'humanité
Spencer Lowell
Par une chaude journée d'août le long d'une partie accidentée de la côte sud de la Californie, les équipes de travail ont enfilé leurs gilets réfléchissants et leurs casques de sécurité. Ils ont dirigé une flotte de véhicules lourds connus sous le nom de manutentionnaires de fûts pour transporter de grands barils de béton blanc depuis la centrale nucléaire désaffectée de San Onofre, connue sous le nom de SONGS. Chaque fût, d'environ 17 pieds de haut et pesant 50 tonnes, ressemblait à un ensemble de poupées gigognes russes : à l'intérieur se trouvait une cartouche en acier inoxydable, qui à son tour contenait 37 cylindres de barres de combustible nucléaire.
Depuis 2013, lorsque les régulateurs ont finalement décidé de fermer définitivement SONGS, des équipes de scientifiques, d'ingénieurs et de décideurs ont travaillé d'arrache-pied pour s'assurer qu'il pourrait être mis hors service en toute sécurité. Au total, 123 conteneurs ont été sortis de l'usine et déplacés vers leur nouveau domicile. Leur voyage n'a pas été long - juste vers une autre zone du même site, à environ 100 pieds de l'océan Pacifique et à seulement trois pieds au-dessus du niveau de la mer. Désormais, une fois le combustible usé retiré, la centrale elle-même peut être démantelée.
Cette histoire faisait partie de notre numéro de novembre 2020
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SONGS, pris en sandwich dans l'étroite bande entre la mer et l'autoroute qui relie les étalements urbains de San Diego et de Los Angeles, a commencé ses activités à la fin des années 1960 et a produit de l'énergie sans carbone pendant des décennies. Mais en 2012, les régulateurs ont découvert des problèmes importants avec son générateur de vapeur, un composant essentiel d'un réacteur nucléaire qui l'empêche de surchauffer. Le remplacement des pièces ne serait pas économique - une estimation l'a évalué à plus de 800 millions de dollars. Sans oublier que SONGS devrait alors franchir des obstacles réglementaires stricts pour reprendre ses activités.
Arrêter était la seule décision logique devant nous, déclare Doug Bauder, directeur du nucléaire de San Onofre.
Les États-Unis ont déjà 83 000 tonnes de déchets nucléaires, assez pour remplir un terrain de football d'environ une douzaine de mètres de profondeur - et les restes continueront de s'accumuler.
Ce choix a résolu un problème, mais pas un autre : que faire de tout le combustible nucléaire que San Onofre avait utilisé. Ses déchets radioactifs pourraient durer plus longtemps que la race humaine, avec des composants de combustible usé qui comprennent du plutonium-239, qui a une demi-vie de 24 000 ans, et de l'iode-129, avec une demi-vie de 15,7 millions d'années. Mais pour l'instant, il n'y a pas de place pour le stocker en permanence.
Ainsi, SONGS conserve les barres de combustible nucléaire usé dans des trous de stockage enterrés le long de la côte californienne sismiquement active. Ils sont les canards assis pour le prochain grand tremblement de terre, qui est susceptible de frapper au cours du siècle prochain. Si les déchets nucléaires sortaient d'une manière ou d'une autre, les résultats seraient dévastateurs. Même sans tremblement de terre, les voûtes sont faciles à inonder, explique Dan Hirsch, directeur à la retraite du programme sur la politique environnementale et nucléaire de l'Université de Californie à Santa Cruz, et les eaux souterraines peuvent y remonter.
Le plan est de transporter éventuellement le carburant hors site de San Onofre, mais où ? Les États-Unis ont déjà 83 000 tonnes métriques de déchets nucléaires, assez pour remplir un terrain de football d'environ une douzaine de mètres de profondeur - et avec deux douzaines d'usines actuellement en cours de démantèlement, les restes continueront de s'accumuler.
En 1982, le Congrès américain a promulgué le Nuclear Waste Policy Act, qui oblige le Département américain de l'énergie à trouver un dépôt géologique pour le combustible usé et à l'y transporter. Depuis 1987, le gouvernement américain a concentré son attention sur le développement d'un dépôt souterrain à Yucca Mountain au Nevada. Cependant, le site a été une patate chaude politique, avec un soutien en réponse à l'opposition locale et aux dirigeants des États et du gouvernement fédéral. En conséquence, le gouvernement n'a jusqu'à présent pas été en mesure de remplir son obligation légale de trouver un foyer à long terme pour les déchets radioactifs américains.
C'est une situation où une solution politique est nécessaire pour résoudre un problème technique, dit Bauder.
Près de la ligne d'état sur l'autoroute 176, qui traverse le sud-est du Nouveau-Mexique et l'ouest du Texas, un panneau blanc présentant aux visiteurs le comté de Lea, au Nouveau-Mexique, se lit comme suit : Bienvenue à l'EnergyPlex. C'est au bord du bassin permien, une grande région sédimentaire riche en pétrole, gaz naturel et potassium qui s'étend sur un coin des deux États.
Depuis les années 1990, il a acquis la réputation d'être un lieu de stockage de matières nucléaires - pas les déchets de haute qualité censés être destinés à Yucca Mountain, comme les barres de combustible usé de San Onofre, mais les restes plus ordinaires et quotidiens de l'industrie, comme des gants. , casques et sols qui ont été contaminés par des matières radioactives. Pour cela, le DOE a mis en place l'usine pilote d'isolation des déchets, ou WIPP, à environ 30 miles de Carlsbad, au Nouveau-Mexique. Il a été autorisé en 1979 mais n'a reçu sa première expédition qu'en 1999. Depuis lors, les déchets de faible activité de près de deux douzaines de réacteurs nucléaires à travers l'Amérique ont été transportés par camion et enfouis à plus de 2 000 pieds sous la surface. Waste Control Specialists (WCS), une installation similaire, a été érigée juste de l'autre côté de la frontière à Andrews, au Texas, à peu près à la même époque.
La géologie du Permien est idéale pour enfouir durablement des déchets nucléaires. D'une part, l'emplacement WIPP bénéficie d'une protection naturelle contre une épaisse couche de sel qui l'entoure. Sur de longues périodes, le sel coulera et la matière radioactive sera effectivement ensevelie dans ce sel, explique Lewis Land, hydrogéologue au National Cave and Karst Research Institute de Carlsbad. La plupart des géoscientifiques, dit-il, pensent que le sel est imperméable, ce qui signifie qu'il n'y a aucune chance que les déchets s'échappent dans le milieu environnant, même si l'un des barils contenant le matériau devait fuir. Pendant ce temps, à l'installation WCS, les déchets seront recouverts d'une couche d'argile rouge impénétrable de 40 pieds d'épaisseur - qui remplit la même fonction que le sel au WIPP - une fois les sites de stockage remplis.
SPENCER LOWELLLe WIPP fonctionne depuis plus de deux décennies avec un seul incident. En 2012, un tambour a éclaté. Il s'est avéré qu'il contenait non seulement des matières radioactives rejetées, mais aussi de la litière pour chat organique à base d'argile. La litière inorganique pour chats a longtemps été utilisée comme stabilisateur chimique pour les déchets nucléaires, mais les matières organiques ont réagi avec les sels de nitrate radioactifs, libérant de la chaleur et augmentant la pression jusqu'à ce que le tambour se brise, dispersant le rayonnement dans toute l'installation souterraine. Le sel dense contenait le rayonnement, mais c'était une erreur coûteuse.
En 2008, le représentant de l'État de Carlsbad, John Heaton, a vu que Yucca Mountain avait des difficultés à passer à travers le processus politique. Il a commencé à parler avec d'autres de la possibilité de stocker temporairement des déchets nucléaires de haute activité sur un site à environ une demi-heure de Carlsbad. L'Eddy-Lea Energy Alliance (ELEA) - un groupe de responsables locaux de deux comtés responsables du développement économique - a acheté un terrain de parcours de 1 000 acres situé le long de l'autoroute. Holtec, une société énergétique basée dans le New Jersey, a rapidement manifesté son intérêt pour le développement de ce terrain en tant qu'installation de stockage de déchets de haute activité.
Nous étions ravis que quelqu'un soit intéressé et avons pensé que c'était une partie viable de son propre plan d'affaires, dit Heaton, qui est maintenant le coordinateur du développement énergétique de la ville.
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Dans la nouvelle installation Holtec, le combustible nucléaire usé serait expédié de tout le pays et entreposé provisoirement. La proposition pour le site Holtec a été soumise en 2017 et est toujours en cours d'examen par la Commission de réglementation nucléaire. Holtec et ELEA devraient savoir d'ici 2021 si la construction peut commencer ou non. Si tout se passe bien, le plus tôt le site pourrait recevoir des déchets serait 2023, dit Heaton. Les déchets seraient stockés dans des conteneurs, ce qui faciliterait leur récupération et leur déplacement une fois qu'un stockage permanent serait finalement décidé.
Mais l'installation nucléaire ne fournira pas seulement du stockage ; cela pourrait aussi créer un travail stable. L'industrie pétrolière et gazière a explosé à Carlsbad au cours des trois ou quatre dernières années, doublant presque la population. La croissance rapide a mis à rude épreuve les ressources de la ville rurale endormie, et des camps de camping-cars - que les habitants appellent des camps d'hommes - ont été mis en place pour les travailleurs du pétrole et leurs familles. Mais ces industries de l'énergie sont particulièrement sensibles aux cycles d'expansion et de récession : aujourd'hui, il y a un ralentissement causé par le covid-19, puisque les confinements ont réduit la quantité de pétrole nécessaire au transport. Heaton affirme que le stockage nucléaire pourrait fournir plus de 200 emplois qui seraient stables et sécurisés à très long terme.
Malgré les avantages économiques, certains législateurs de l'État du Nouveau-Mexique ont tenté de bloquer l'installation de stockage, craignant qu'elle ne mette en danger la sécurité publique et d'autres industries. Les habitants aussi sont naturellement inquiets.
Il y a les inconnues du nucléaire, dit Nick King, un habitant de Carlsbad et le prédicateur de l'église mennonite de Carlsbad. Nous jouons avec des choses que nous ne comprenons pas.
Les défenseurs disent que l'installation Holtec ne sera pas un dépôt permanent, seulement un lieu de repos jusqu'à ce que Yucca Mountain ou son remplaçant soit en service. Mais le différend sur Yucca a déjà pris une génération, et les agriculteurs qui ont résisté à l'expulsion du boom pétrolier et gazier s'inquiètent de la durée pendant laquelle les déchets resteront là. J'aimerais savoir ce que signifie 'temporaire', dit Teresa Ogden, une agricultrice de troisième génération vivant à Loving, une ville située juste au sud de Carlsbad. Nous ne connaissons pas les effets à long terme. J'ai l'impression qu'on est des cobayes ici.
Contrôle au sol : SONGS garde ses déchets enfouis sur place, ce qui signifie qu'ils sont potentiellement vulnérables au prochain grand tremblement de terre.
ÉDISON DU SUD DE LA CALIFORNIEIl n'y a pas que les locaux. Tom Isaacs, un conseiller de l'industrie nucléaire qui aide San Onofre à déterminer quoi faire de ses déchets nucléaires, craint que les sites temporaires ne deviennent effectivement permanents - que les gens n'abandonnent l'élan nécessaire pour construire le dernier le dépôt et le site de stockage seront là pour toujours.
Les gens sont également marqués par la propre histoire du Nouveau-Mexique avec l'industrie nucléaire. L'État a accueilli le test de la première bombe atomique en 1945, qui aurait causé de nombreux cancers et autres problèmes de santé dans toute la gamme du bassin qui était sous le vent du site de test.
Le Nouveau-Mexique a payé son dû, dit Gene Harbaugh, qui vit à Carlsbad depuis 30 ans. Nous ne devons rien à l'industrie nucléaire.
Et si nous n'avions pas à créer de nouveaux référentiels ? Et si, à la place, les sites déjà désignés pour les matières nucléaires pouvaient les stocker de manière plus sûre ? C'était l'une des questions auxquelles l'écologiste Elizabeth Muller a commencé à réfléchir en 2015. Mais lorsqu'elle a demandé à des experts ce qu'on pouvait faire avec les déchets nucléaires, elle a été immédiatement repoussée : les gens de l'entreprise ont dit : « Il n'y a pas d'appétit pour de nouvelles idées dans les déchets nucléaires. . Rien ne se passe jamais dans cette industrie. » Mais, ajoute-t-elle, ce n'est pas parce que rien ne s'est jamais produit dans les déchets nucléaires que vous devriez le rejeter car « rien ne se passera jamais ».
En tant que nouveaux venus dans le domaine, Muller et son père - le physicien et sceptique réformé du changement climatique Richard A. Muller - ont entendu des conseillers politiques et des ingénieurs parler de la façon dont les forages, forés profondément dans la terre par les industries pétrolières et gazières, pourraient également être utilisés. pour le stockage. En 2016, les Muller ont fondé Deep Isolation, une société privée basée à Berkeley, en Californie, pour explorer leur utilisation pour les matières nucléaires.
La priorité absolue de l'entreprise est d'amener les déchets sous terre; les accidents au-dessus du sol peuvent être catastrophiques. Mais les Muller ont réalisé qu'un problème litigieux qui affligeait Yucca Mountain et WIPP était le transport des déchets nucléaires à travers les frontières de l'État.
Les gens ne veulent pas que des déchets nucléaires traversent leur arrière-cour, explique Elizabeth Muller. Deep Isolation prévoit de contourner entièrement cela en enfouissant les déchets là où ils se trouvent, que ce soit autour d'une centrale électrique existante ou à proximité d'une autre installation du ministère de l'Énergie. (L'inhumation à long terme dans tout établissement non désigné nécessiterait le consentement de la communauté.)
Les gens veulent vraiment une solution au changement climatique. Il n'y a pas de cheminée dans une centrale nucléaire, mais ... si nous allons déployer plus d'énergie nucléaire, cette question des déchets est importante.
Leur méthode consiste à forer des trous de 18 pouces de diamètre et entre 1 000 et 3 000 mètres de profondeur, puis à forer latéralement pour créer un endroit pour enterrer des cylindres spécialement conçus et résistants à la corrosion qui stockent les assemblages de combustible usé. Chaque cartouche est un peu plus grande qu'un assemblage de barres de combustible nucléaire - plus comme un gant autour du combustible usé que les vastes barils de San Onofre - et elles sont transportées dans le trou en une chaîne de deux ou trois.
L'un des avantages de cette méthode, dit Muller, est que la même technique pourrait servir à la fois pour le stockage temporaire et permanent. En janvier 2019, Deep Isolation a prouvé que les conteneurs pouvaient non seulement être envoyés sous terre, mais également récupérés, si le DOE parvenait à créer un dépôt permanent ailleurs à un moment ultérieur et souhaitait y transférer du matériel.
Cependant, leur méthode ne fonctionnera pas partout. SONGS, par exemple, est situé sur un terrain qui devra éventuellement être restitué à son propriétaire, l'US Navy.
Malgré l'expérience de preuve de principe de l'entreprise, d'autres sont sceptiques quant à la sécurité de la méthode de Deep Isolation.
Lindsay Krall, un géochimiste qui étudie l'enfouissement des déchets nucléaires à l'Université de Stanford, craint que les conteneurs de l'entreprise ne soient pas enterrés assez profondément pour empêcher les déchets de s'infiltrer dans la biosphère. De plus, les trous de forage étroits ne peuvent accueillir que des canisters minces, ce qui peut être insuffisant pour la sécurité à long terme.
Il n'y a aucune raison de s'attendre à ce que l'élimination en forage du combustible usé permette de réaliser des économies, dit Krall. Au contraire, [il] représente un risque technologique, avec une possibilité importante d'échec qui entraînerait une augmentation des coûts d'élimination et une diminution de la sécurité publique.
Mais John Grimsich, directeur des sciences appliquées de Deep Isolation, affirme que les sites d'inhumation qu'ils choisissent auront une géologie idéale pour un stockage à long terme, loin des sources d'eau souterraine. Les doses de rayonnement les plus élevées que Muller et ses collègues ont calculées sur les sites idéaux sont inférieures d'un facteur 10 000 à l'exposition moyenne qu'une personne reçoit chaque année du rayonnement de fond de la planète.
Compte tenu de la quantité de déchets déjà présents, certains pensent qu'il serait plus responsable d'en créer simplement moins. Mais cela peut-il se faire sans renoncer au nucléaire, l'une des meilleures options sans carbone pour produire de l'énergie ?
Une option consiste à réutiliser les déchets. En France, les déchets nucléaires sont retraités depuis l'aube de l'industrie dans les années 1940. Depuis 1976, le groupe électronucléaire et énergies renouvelables Orano a traité plus de 36 000 tonnes de combustibles usés, à l'origine de la production de 10 % de l'électricité nucléaire française. L'usine d'Orano recycle environ 1 100 tonnes par an.
Sel de la terre : des hommes travaillent à sceller un tunnel de sel dans l'usine pilote d'isolement des déchets de Carlsbad.
BRIAN VANDER BRUG/LOS ANGELES TIMES VIA GETTYLe processus de recyclage du combustible nucléaire prend des années. Les barres de combustible usé sont extraites des réacteurs nucléaires et placées dans une piscine de stockage pour être refroidies pendant deux ans. Lorsqu'elles atteignent environ 570 ° F, les barres de combustible sont emballées dans des conteneurs en acier et acheminées vers l'usine Orano située à l'extrême nord-ouest de la France, dans la ville de La Hague. Une fois les tiges refroidies en dessous de 80 ° F, elles sont coupées en petits morceaux avant d'être placées dans de l'acide nitrique et dissoutes. Ensuite, le matériau recyclable - un mélange d'uranium et de plutonium - est séparé des autres produits de fission dans le combustible usé et purifié. Enfin, il est remixé pour produire un nouveau carburant.
Les États-Unis ont développé leur propre technologie approuvée pour le retraitement, mais en 2007, la Commission de réglementation nucléaire a décrété qu'il serait trop coûteux de poursuivre sans un investissement du DOE, qui ne s'est pas concrétisé.
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Les nouveaux réacteurs nucléaires plus sûrs qui pourraient aider à stopper le changement climatique De la fission refroidie au sodium à la fusion avancée, une nouvelle génération de projets espère raviver la confiance dans l'énergie nucléaire.
Au lieu de cela, il y a un intérêt croissant pour le développement de nouveaux types de réacteurs nucléaires qui produisent moins de déchets.
La plupart des centrales actuelles utilisent des réacteurs de génération II ou III, qui utilisent de l'eau pour refroidir le combustible une fois que ses atomes se sont séparés. Les réacteurs de génération IV utilisent des caloporteurs plus lourds comme le sodium ou le sel fondu, ce qui est techniquement difficile mais peut produire des niveaux de production d'électricité plus élevés avec un risque de fusion moindre. L'une des entreprises qui construisent des systèmes refroidis au sodium, Terrapower, fabrique des réacteurs qui peuvent également fonctionner à l'uranium usé ou appauvri.
Le retraitement de l'uranium peut réduire considérablement les déchets, déclare Chris Levesque, PDG de Terrapower. Mais cela n'empêche pas complètement la production de déchets. Lévesque et d'autres craignent que les déchets nucléaires ne soient interceptés et utilisés pour aider à la prolifération et au développement d'armes nucléaires.
Au cours de la longue carrière de Lévesque dans l'industrie nucléaire, la gestion des déchets a été autant un problème pour amener les gens à accepter l'énergie nucléaire que la sécurité des réacteurs eux-mêmes. Les gens veulent vraiment une solution au changement climatique. Il n'y a pas de cheminée dans une centrale nucléaire, dit-il. Mais ils veulent entendre parler d'une solution pour les déchets. Si nous allons déployer plus d'énergie nucléaire, cette question des déchets est une grande question à laquelle répondre à la satisfaction des gens.
L'avenir des déchets nucléaires s'étend sur des milliers d'années, mais les centrales sont en cours de démantèlement en ce moment. Jusqu'à ce qu'un lieu de repos définitif puisse être décidé, les dépôts temporaires - comme l'installation Holtec ou les forages proposés par Deep Isolation - sont des options attrayantes pour regrouper les déchets. L'alternative est de le faire reposer au-dessus du sol, où un accident pourrait avoir des conséquences beaucoup plus immédiates.
Pourtant, Dan Hirsch soutient que l'énigme est une question éthique fondamentale. Il n'est pas approprié de jeter les déchets sur une communauté minoritaire au Texas ou au Nouveau-Mexique, dit-il. De plus, le transport des déchets par chemin de fer vers le Permien pourrait nécessiter un transport via la nation Navajo, qui l'a interdit dans la loi de 2012 sur le transport des matières radioactives.
Cette génération a construit des centrales nucléaires, dit Tom Isaacs. Nous avons énormément bénéficié de l'électricité sans émission de carbone. Nous avons la responsabilité de résoudre le problème. Cela prend un référentiel.