Comparison of Different Options for Transmutation Scenarios Studied in the Frame of the French Law for Waste Management

Dans le cadre de la loi francaise sur la gestion des dechets nucleaires, differents scenarios sont etudies, au moyen du code de calcul COSI, dans le but de proceder a une analyse comparative des differentes options de separation et de transmutation du plutonium et des actinides mineurs, au sein du parc nucleaire francais. L'objectif de ces etudes consiste a evaluer les consequences de ces options sur le deploiement de Reacteurs a Neutrons Rapides a caloporteur sodium (SFR, Sodium cooled Fast Reactors), du point de vue de l'inventaire en plutonium, de l'inventaire en actinides, de la possibilite de transmuter les actinides dans les RNR et de la capacite des installations du cycle. A partir de ces resultats, les impacts economiques et techniques seront evalues, et plus particulierement l'impact sur le stockage des dechets. Le present article fait le point sur les resultats obtenus grâce au logiciel COSI. Chaque option a ete evaluee selon differents scenarios dynamiques, en prenant en compte la transition entre le parc actuel de reacteurs nucleaires et un parc de reacteurs de 4 eme generation, avec le deploiement de RNR en remplacement des reacteurs a eau pressurisee. Dans le present article, nous discutons les resultats de 3 principaux scenarios: scenario 1: le plutonium est recycle dans les RNR ; scenario 2: identique au scenario 1, avec recyclage des actinides mineurs dans les RNR en mode heterogene ; scenario 3: identique au scenario 1, avec recyclage de l'americium dans les RNR en mode heterogene. Ces scenarios ont ete optimises de maniere a reduire les impacts sur le cycle du combustible: stabilisation des capacites globales de traitement des combustibles uses sur une periode de l'ordre de 40 ans, limitation des entreposages de combustibles uses et d'actinides, ... Quels que soient le scenario et les hypotheses associees, il est possible, a compter de 2040, de deployer les RNR au sein du parc francais en remplacement des reacteurs a eau pressurisee, sans apport externe de plutonium. Neanmoins, il est necessaire de reduire la duree minimale de refroidissement avant traitement des combustibles rapides, a la fin du deploiement des RNR. Le premier scenario de recyclage du plutonium dans le combustible des RNR permet de stabiliser l'inventaire en plutonium aux alentours de 940 tonnes, a condition de disposer d'un concept de RNR iso-generateur. Dans le second scenario, qui suppose le recyclage du plutonium et des actinides mineurs au niveau des couvertures radiales des RNR, il est possible de transmuter tous les actinides des combustibles retraites apres le debut de la separation (2038), en considerant deux rangees de couvertures radiales au cours du deploiement des RNR. A l'issue du deploiement, une seule rangee de couvertures suffit a stabiliser a la fois l'inventaire en cycle et l'inventaire aux dechets des actinides mineurs. En outre, la radiotoxicite des dechets accumules de haute activite est reduite par comparaison au scenario 1, dans lequel seul le plutonium est recycle. Les conclusions tirees des etudes sur le scenario 2 peuvent etre transposees au scenario 3, qui prend en compte le deploiement de RNR recyclant le plutonium dans le cœur fissile et l'americium dans les couvertures radiales.