À Olkiluoto, Eurajoki, la Finlande se prépare à devenir le premier pays au monde à entamer le dépôt de combustible nucléaire usé dans le substrat rocheux finlandais dès l’année prochaine. Cette avancée pourrait transformer la gestion des déchets nucléaires.
Tous les combustibles nucléaires usés qui seront déposés dans la roche mère seront mesurés à l’aide d’une méthode et d’un dispositif mis au point dans le cadre d’une thèse de doctorat de l’université d’Helsinki. Les opérations de stockage définitif sont en cours de préparation et devraient débuter l’année prochaine en Finlande.
Après utilisation, le combustible nucléaire devient un déchet fortement radioactif et dangereux. Il contient une grande quantité d’uranium et de plutonium, des éléments essentiels pour la fabrication d’armes nucléaires. Tous ces matériaux doivent rester intacts lorsque les barres de combustible sont stockées dans leur dépôt final. C’est pourquoi ils doivent être mesurés de manière méticuleuse et fiable avant leur dépôt.
« De cette manière, nous pouvons être sûrs de ce qui est déposé dans le substrat rocheux et que tous les matériaux nucléaires resteront à des fins pacifiques », explique Riina Virta, chercheuse invitée à l’Université d’Helsinki.
Toutes les informations importantes doivent être recueillies avant le dépôt final. Les mesures doivent également être stockées de manière à être accessibles et compréhensibles pour les êtres humains pendant des milliers, voire des centaines de milliers d’années.
Méthodes de Mesure Innovantes
Pour sa thèse de doctorat, Riina Virta a étudié les méthodes de mesure des déchets nucléaires à l’Université d’Helsinki en coopération avec l’Institut de Physique d’Helsinki (HIP). Elle travaille également comme inspectrice dans la section des garanties des matériaux nucléaires de l’Autorité de Sûreté Nucléaire et de Radioprotection.
Dans ses travaux de thèse, Riina Virta a développé un dispositif PGET, une méthode d’imagerie appelée tomographie d’émission gamma passive, qui mesure le rayonnement gamma émis par le combustible nucléaire usé. Le combustible nucléaire se compose de barres, longues de quelques mètres et contenant de l’uranium, regroupées en un assemblage pour former un élément de combustible. L’instrument PGET peut produire une image en coupe transversale précise de l’assemblage de combustible.
L’image en coupe transversale permet de vérifier que l’assemblage conserve encore toutes les barres. Le défi de cette méthode réside dans le fait que le combustible atténue très efficacement le rayonnement.
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« En pratique, le rayonnement provenant du centre de l’assemblage atteint à peine le détecteur, c’est-à-dire la ‘caméra’. Nous voulions résoudre ce problème dans notre recherche. »
Amélioration de la Qualité de l’Image
La qualité de l’image a été améliorée, notamment en développant la collecte de données et en utilisant ces données de manière plus judicieuse. La méthode a également été développée pour que l’instrument puisse être utilisé non seulement dans l’eau, mais aussi dans l’air. Cela le rend adaptable aux installations finlandaises chargées du dépôt final. La recherche a également développé des outils logiciels pour faciliter l’application opérationnelle de la méthode.
La performance de la méthode a été prouvée grâce à une vaste bibliothèque de mesures de terrain réalisées dans les centrales nucléaires finlandaises.
« Cela signifie que la méthode a été étudiée en détail et s’est avérée bien fonctionner, et maintenant nous attendons simplement le début des opérations de dépôt final à Olkiluoto », conclut Riina Virta.
Légende illustration : La coupe transversale d’un assemblage de barres de combustible montre des barres individuelles, comme une poignée de crayons vus d’en haut. (Image : Riina Virta)
Riina Virta soutiendra sa thèse de doctorat « Gamma tomography of spent nuclear fuel for geological repository safeguards » le 4 juin 2024 à la Faculté des sciences de l’Université d’Helsinki. L’examen public aura lieu au Physicum E204, Gustaf Hällströmin katu 2. Plus de détails sur la thèse.
