Les scientifiques emmenés par Claire Corkhill, de l’Université de Sheffield (GB), ont développé, en collaboration avec des chercheurs de la Source de Lumière Suisse (SLS) au PSI, une simulation des éléments les plus radioactifs dans les réacteurs endommagés lors de l’accident de la centrale nucléaire de Fukushima en 2011.
Cette étude est la première à examiner le devenir du plutonium dans les débris d’éléments combustibles. L’élimination et le stockage sûrs des débris radioactifs qui sont restés dans les trois réacteurs de Fukushima sont considérés comme les plus importants défis du processus de démantèlement.
Tant que le matériau combustible reste sur place, il doit être refroidi, ce qui génère des millions de mètres cubes d’eau radioactive qui pour l'heure est rejetée dans l'océan. Comme les débris sont hautement radioactifs, il est trop dangereux pour des êtres humains et même pour certains robots de s’en approcher. On en sait donc très peu sur leur composition chimique.
Robots et simulations
La Tokyo Electric Power Company vient de commander une exploration robotisée des débris dans le réacteur 1. Combinée au matériel de simulation développé par les chercheurs, elle pourrait contribuer à une meilleure compréhension des débris laissés par la catastrophe.
"A partir des connaissances sur les matériaux utilisés dans les réacteurs de Fukushima – par exemple le combustible, le gainage et le béton – nous avons réussi à développer une recette pour les débris de combustible", explique Claire Corkhill, citée jeudi dans un communiqué du PSI.
Les chercheurs ont chauffé ces matériaux - béton, acier et uranium appauvri notamment - aux températures extrêmement élevées qui régnaient pendant l’accident et ont ainsi produit une sorte de "mini-Fukushima" de la taille d'une tasse de café, version à faible radioactivité qui devrait correspondre aux débris encore sur place.
Récupération et conditionnement
"L’étude de ce matériau à l’aide des microscopes à rayons X extrêmement brillants à la Source de Lumière Suisse nous a permis de comprendre la distribution potentielle à l’intérieur du combustible, ce qui revêt une importance capitale pour les opérations de récupération", relève Daniel Grolimund, responsable de la ligne de faisceau microXAS à la SLS.
"Même les robots ne peuvent rester longtemps dans ces décombres hautement radioactifs, leur électronique ne le supporte pas", a précisé le chercheur à Keystone-ATS. Savoir quels débris contiennent le plus de matériel radioactif est donc fondamental pour que ces engins travaillent de manière ciblée et efficace en économisant du temps, selon lui.
De manière plus générale, cette étude, publiée dans la revue Nature Materials Degradation, est d'une importance centrale pour la récupération, le stockage intermédiaire et le conditionnement futur de ces déchets.