Les déchets de haute activité des cuves de Hanford

Les installations de Hanford, construites au début des années 1940 dans le sud de l'Etat de Washington, ont été celle de l'un des deux centres pour la production de plutonium destiné au programme américain d'armes nucléaires (l'autre site étant celui de Savannah River en Caroline du Sud). Entre 1943 et 1963, neuf réacteurs producteurs de plutonium et cinq usines de retraitement pour la séparation chimique du plutonium, de l'uranium et des produits de fission ont été construits à Hanford. Tous les réacteurs et les usines de retraitement ont été arrêtés dès la fin des années 1980, bien qu'il y ait de temps en temps eu des projets visant à faire redémarrer certaines activités, comme par exemple la production de tritium.

Les cinq installations de retraitement ont généré des quantités énormes de déchets liquides de haute activité contenant des produits de fission (tels que le technétium 99, le césium 137, et le strontium 99) et des résidus de plutonium, d'uranium et d'autres éléments radioactifs lourds. L'ampleur et la complexité des déchets de Hanford ont fait de lui le problème de réhabilitation de l'environnement le plus difficile à résoudre des Etats-Unis. Environ 206 000 mètres cubes de déchets radioactifs, contenant environ 74 x 10¹⁷ becquerels de radioactivité sont entreposés dans 177 cuves à Hanford. (149 d'entre elles sont des cuves à paroi unique, les 28 restantes sont plus récentes, et à paroi double.) Cela représente en volume, 60% du total des déchets radioactifs de haute activité des Etats-Unis (les cuves du site de Savannah River contiennent la plus grande quantité de radioactivité, environ les trois-quarts du total).

A Hanford, environ 67 des cuves à paroi unique ont eu des fuites ou sont soupçonnées d'en avoir eues. Les volumes et le contenu radioactif des ces fuites sont encore aujourd'hui sujets à caution. Des données officielles ont irrégulièrement été publiées, présentant des estimations toujours plus importantes à la fois quant au volume et à la radioactivité, au fur et à mesure que de nouvelles informations sont dévoilées. (voir tableaux 1 et 2).

Contamination de la zone vadose

La colonne de terre située au dessus de la nappe phréatique, autour de cuves et sous elles, dénommée la zone vadose, en anglais, a été contaminée par ces fuites. D'autres déversements ont également contaminé la zone vadose de Hanford. Par exemple, de grands volumes de liquides contaminés par de la radioactivité ont été déversés dans la terre et dans des tranchées construites à cet effet. La zone vadose, très contaminée, est source d'un danger majeur pour la ressource en eau de surface la plus importante du nord-ouest: la Columbia River qui traverse la réserve de Hanford. Le fait de ne pas apporter de mesures correctives pour la zone vadose et de ne pas vider les cuves de leurs déchets radioactifs serait à l'origine d'une menace permanente pour la région, sa population et son économie, ce qui pourrait avoir des conséquences négatives imprévisibles. En vue de réduire les risques de fuites, le DOE est en train de transférer des déchets des cuves à paroi unique aux cuves à paroi double.

Des données récentes indiquent que la contamination provenant des cuves ayant eu des fuites semble être plus grave que prévu. En août 1998, le DOE a rendu public un rapport sur les fuites dans les "cuves appelées SX", en particulier en ce qui concerne 5 cuves: 4 qui ont fui et une qui n'aurait pas fui.¹ Le rapport estime que 1,6 millions de litres de liquide contaminé par du césium 137 (un radionucléide d'une demi-vie d'environ 30 ans) ont fui des quatre cuves, avec un niveau de radioactivité de 37 x 10¹⁵ becquerels (estimation de la limite supérieure). Le rapport estime la limite inférieure à environ la moitié de cette quantité.

Le rapport ne comporte pas d'analyse de sensibilité des résultats face aux variations et à ses hypothèses concernant des paramètres clés, et remarque qu'il y a une grande part d'incertitude, mais les nouvelles estimations sur les volumes des déchets qui ont fui sont bien supérieures à celles d'avant. Les estimations de radioactivité sont également supérieures. Les estimations antérieures sur la quantité de césium 137 dans la totalité du liquide contaminé qui a fui de la totalité des cuves était d'environ 37 x 10¹⁵ becquerels. Le tableau No 2 présente diverses estimations du volume de liquides qui ont fui de ces quatre cuves.

Les efforts, visant à mettre sur pied une approche scientifique cohérente de la contamination de la zone vadose entamés il y a peu par Ernest Moniz, le sous-secrétaire à l'énergie, doivent continuer à être l'objet de la priorité et de l'attention nécessaires. Il est également nécessaire de procéder à une réévaluation, en profondeur, de la récupération des déchets des cuves et de la mise hors service de celles-ci. En effet, il semble que les plans d'action actuels reposent sur des modèles de circulation des eaux souterraines qui ont été invalidés par de récentes investigations et la révélation de données concernant la migration des radionucléides et les fuites.

Les mesures correctives à apporter aux cuves

Toutes les cuves qui fuient à Hanford sont des cuves à paroi unique -- c'est-à-dire des cuves qui ne possèdent pas de seconde cuve de confinement en acier qui enveloppe la cuve intérieure (voir le diagramme). En tout, les 149 cuves à paroi unique (ayant toutes dépassé leur 25 ans de durée de vie) contiennent environ 21,7 millions de litres de liquide pouvant être pompé. Le transfert, par pompage, des liquides contenus dans les cuves à paroi unique jusque dans les cuves à double paroi constitue un aspect important de la gestion des cuves par le DOE, pour empêcher des fuites à l'avenir.

Cependant, ce processus doit faire face à des difficultés. Les liquides sont présents dans les cuves sous la forme d'un liquide flottant à la surface, et d'un liquide interstitiel. Le liquide flottant se retrouve au-dessus des boues des déchets et de l'agglomérat des cristaux de sel dans les cuves. Le liquide flottant peut être pompé hors des cuves relativement facilement. Mais le liquide interstitiel, qui se trouve dans les parties poreuses de l'agglomérat des cristaux de sel et des boues, est quant à lui, plus difficile à pomper. En fait, une quantité importante de liquide peut rester dans les pores même après un pompage considérable. C'est pourquoi il est difficile de garantir qu'il n'y aura aucune fuite tant que les cuves ne sont pas complètement vides.

Le DOE a adopté une pratique trompeuse consistant à déclarer qu'une cuve est "interim stabilized" (stabilisée de façon provisoire) même si celle ci contient encore 190 000 litres de liquide interstitiel. De plus, le DOE n'a pas de critère chimique ou radiologique lui permettant de déclarer une cuve "stabilisée de façon provisoire." Le pompage des liquides (eau et autres liquides) hors des cuves à paroi unique a pour effet de modifier les risques, à la fois pour les cuves à paroi unique et pour celles à double paroi. Cela est du au fait que les cuves contiennent des matières inflammables et/ou explosives, et que le risque de feux dépend de la quantité d'eau présente dans les cuves. Par conséquent, il faudrait tenir compte de critères techniques et radiologiques rigoureux avant de se permettre de déclarer qu'une cuve est "stabilisée de façon provisoire".

Bien que la vidange des liquides des cuves à paroi unique soit souhaitable pour éviter des fuites supplémentaires, elle engendre aussi de nouveaux problèmes comme, par exemple, une augmentation de la température dans les cuves au fur et à mesure qu'elles sont vidées, et un changement dans la composition chimique des cuves à paroi double dans lesquelles les liquides sont reversés. Il est à craindre aussi que le processus de pompage des liquides puisse déclencher une nouvelle corrosion dans les cuves à paroi unique. Au fur et à mesure que les cuves sont vidées, de nouvelles parties de la paroi interne de la cuve se retrouvent exposées à l'endroit où l'air et le liquide se rencontrent. Des phénomènes électrochimiques qui ne sont pas très bien compris pourraient se produire à cette interface.

La gestion à long terme des déchets des cuves

Au-delà des objectifs à court terme visant à éviter des fuites, il sera nécessaire à long terme d'évacuer les déchets des cuves et de les conditionner sous une forme qui fasse courir le moins de risques possible à l'environnement . Le DOE prévoit actuellement d'évacuer 99 % du volume des déchets des cuves (et plus, si possible); de séparer les déchets ainsi récupérés en deux catégories : une partie à haute activité et une partie à basse activité; de vitrifier ces deux catégories et d'évacuer les déchets de haute activité en couches géologiques profondes, et de garder les déchets de faible activité sur place.

Un autre problème vient s'y ajouter: le programme de vitrification est en train d'être mené sans avoir fait l'objet d'une préparation technique suffisante, et sans qu'un plan de secours adéquat n'ait été prévu en cas d'échec. Le DOE a accordé un contrat "privatisé" de 6,9 milliards de dollars (soit environ 38 milliards de francs) à British Nuclear Fuels, Limited (BNFL, une compagnie publique britannique) pour vitrifier environ 10 % du volume des déchets des cuves de Hanford. Ce contrat révèle de sérieuses lacunes. D'abord, la technologie que propose la BNFL n'a pas été testée, de façon adéquate, sur le type spécifique des d& eacute;chets que l'on trouve seulement à Hanford. Ensuite, la construction de l'usine de vitrification est censée commencer, alors que les travaux de conception globale de l'usine ne sont qu'à peine à moitié finis. Si les choix techniques faits pour cette installation échouent, alors les contribuables récolteront les frais de la BNFL.

Le contrat avec BNFL soulève également des questions de sûreté. Les régulateurs du DOE chargés de l'examen des documents sur la sûreté soumis parBNFLpour le contrat de Hanford les ont décrits comme étant "de qualité médiocre"² De plus, les relevés d'exploitation de BNFL en Angleterre, relevés qui sont protégés par le British Official Secret Act, laissent beaucoup à désirer. Le DOE n'a pas utilisé le moyen de pression apporté par les contrats pour demander à la filiale américaine de BNFL de rendre publics les relevés d'opérations de BNFL Angleterre. Nous sommes d'avis qu'il serait tout à fait pertinent de rendre publics ces relevés, afin d'évaluer comment BNFL effectuera le travail pour ses opérations
américaines.

Parce que ce plan comporte l'entreposage des déchets vitrifiés de "faible activité" à Hanford ", le DOE envisage ainsi une réduction du volume des déchets destinés à un enfouissement en couche géologique profonde. Le DOE a oublié de prendre en compte le coût plus élevé d'un entreposage local aux prix équivalents du marché ouvert à la concurrence. De plus, les déchets que l'on nomme de "faible activité", destinés pour un entreposage sur place seraient dans d'autres pays, comme l'Angleterre ou la France, classifiés comme "déchets de moyenne activité" et destinés à un enfouissement en couches géologiques profondes.

Finalement, il ne semble pas que le DOE ait un programme de démantèlement des cuves elles-mêmes. Au contraire, il semble que le plan d'action propose de verser du ciment dans les cuves une fois vidées, bien que ce procédé puisse laisser jusqu'à un pour-cent du volume des déchets de haute activité dans les cuves. La radioactivité contenue dans ces déchets pourrait, dans de nombreuses cuves, présenter un grave risque pour l'environnement à long terme. Si les déchets fuient des cuves, la cimentation des cuves aura engendré un nouveau problème de grande ampleur, qui pourrait fortement compliquer toute tentative future de mesures correctives sur la zone vadose.

De tous les déchets issus de la guerre froide aux Etats-Unis, ceux de Hanford sont les plus variés et les problèmes qu'ils posent sont les plus inextricables. D'après des estimations récentes, il faudra environ 15 milliards de dollars (prés de 82,5 milliards de francs) pour vider et traiter les déchets des cuves de Hanford. Mais même cette somme énorme ne tient pas compte de plusieurs coûts, notamment ceux nécessaires au démantèlement des cuves elles-mémes, au traitement des sols contaminés autour des cuves causés par les fuites et les rejets directs dans le sol, et les coûts nécessaires aux mesures correctives pour la contamination de la nappe phréatique. Les dépenses engendrées par l'éventuel échec de la technique de vitrification (exposées ci-dessus), ne sont pas non plus prisesen compte.

Recommandations

Il est nécessaire de réorganiser totalement le programme prévu pour les cuves de Hanford. Il devrait s'éloigner des objectifs actuels, choisis arbitrairement, pour s'orienter vers d'autres objectifs mieux adaptés à la protection de l'environnement, à la gestion à court comme à long terme et à l'évacuation. Par exemple, pour l'objectif de stabilisation provisoire des déchets, le DOE devrait penser à la calcination: une méthode de solidification des déchets, qui consiste à faire chauffer les déchets et à les mettre sous forme de poudre. Cela aboutirait à un déchet relativement stable, accompagné d'une réduction importante du volume des déchets. Cela serait donc probablement plus compatible, soit avec la vitrification soit avec le confinement dans des céramiques. Les "cendres" peuvent être entreposées sans poser les mêmes risques écologiques graves, à court et long termes, que ceux posés par les déchets actuels. Malgré ces avantages potentiels, le DOE et ses sous-traitants n'ont pas étudié avec soin l'option de la calcination comme méthode provisoire. Au contraire, ils l'ont rejetée en faisant remarquer que la calcination ne donnerait pas une forme de déchet compatible avec une évacuation en profondeur, chose qui n'est pas contestée.

En outre, l'IEER recommande au DOE de prendre en compte les points suivants plus attentivement qu'il ne l'a fait jusqu'ici:³

• Adopter l'objectif de traiter tous les déchets de haute activité contenus dans les cuves, en vue d'une gestion de déchets de haute activité;
• Revoir totalement les modèles pour les eaux souterraines pour qu'ils puissent interpréter de façon adéquate la pollution de la zone vadose;
• Lancer deux programmes en parallèle pour la solidification des déchets de haute activité: 1) développer des méthodes de calcination pour les déchets de haute activité tout en faisant de la recherche pour le confinement des cendres dans des verres ou dans des céramiques, et 2) poursuivre des recherches sur le pré-traitement et la fabrication de verres spéciaux qui ne feraient pas appel à la calcination.

D'autres recommandations de l'IEER pour le traitement des déchets à Hanford font appel au besoin de déterminer l'étendue de la pollution qui existe dans le contexte du démantélement et des plans de décontamination (voir le rapport).

³ Notre rapport contient une liste complète et plus détaillée des recommandations.