Peut on détruire les élément radioactif dans des accélérateurs de particules ?

[extrazlove]

Bonjour a tous,

Peut on détruire les élément radioactif dans des accélérateurs de particules ?
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[Deedee81]

Salut,

Oui. Mais en pratique inutilisable. Ca coûterait quelques millions de fois plus chers que les techniques traditionnelles (épuration, stockage, recyclage,...)

Tu es prêt à le financer ?

[extrazlove]

Salut,

Oui. Mais en pratique inutilisable. Ca coûterait quelques millions de fois plus chers que les techniques traditionnelles (épuration, stockage, recyclage,...)

Tu es prêt à le financer ?

Mais c'est efficace il reste plus rien.
Et en ne peux pas optimiser le dispositif pour détruire les déchet nucléaires non ?
En peux utiliser une partie de l'énergie de réacteur pour accélérer les déchets et même récupérer l'énergie d'impact.

[barda]

Certes, dit comme cela, le coût serait extrêmement élevé…

Mais diverses techniques, utilisant un accélérateur de particules, se révèlent de très efficaces "brûleurs" de déchets radioactifs, notamment les plus nocifs, les actinides mineurs, tout en produisant une énergie rentabilisant l'opération.

C'est le cas notamment du rubbiatron (du nom de Carlo Rubbia, prix Nobel de physique) qui consiste à bombarder une cible de métal lourd avec un faisceau de protons accélérés haute énergie; la cible, du plomb, émet alors en quantité des neutrons rapides capables de fusionner les déchets actinides mineurs tout en produisant de l'énergie. L'expérimentation européenne Megapie a confirmé, au delà des espérances, la faisabilité du procédé, et la technique reste dans les cartons pour une future génération 4 de réacteurs.

La question des déchets nucléaires trouverait alors une élégante solution…

[A voir en vidéo sur Futura]

[jacquolintégrateur]

Bonjour
En fait, il s'agit d'accélérer des protons jusqu'à une énergie de l'ordre de 875 Mev. A cette énergie, les protons provoquent des réactions dites " de spallation" parce qu'elles arrachent des particules, dont des neutrons, aux noyaux cibles , plomb ou bismuth. Le nombre moyen des neutrons obtenus varie entre 20 et 50 neutrons par proton incident. Comme chacun d'eux peut provoquer la fission d'un noyau d'U ou de TH libérant 200 Mev par fission, le rendement énergétique est largement supérieur à 1 !! Naturellement, les accélérateurs, de l'énergie requise, sont de réalisation couteuse avec les technologies usuelles (cavités de résonance supraconductrices, aimants de focalisation, tubes à vide poussé, etc.) Mais des techniques nouvelles, mettant à profit les lasers à impulsion à haute énergie, pourrait faire chuter les prix. En substance, si on focalise un faisceau laser au foyer d'une lentille, comme la lumière est cohérente, elle se concentre sur une tache de 1/ 4 de longueur d'onde de diamètre, accroissant considérablement la densité de flux et, par suite, l'intensité du champ électrique véhiculé par l'onde électromagnétique. Naturellement, c'est là le principe de fonctionnement et la réalisation effective a, certainement, de quoi blanchir pas mal de cheveux aux ingénieurs mais ils en ont l'habitude et ne s'en effraient pas pourvu que la politique ne vienne pas sabrer leur boulot !!!
Cordialement

[extrazlove]

Regarder ça ca peux aider a mettre en place des accélérateurs de particules puissants.
https://www.futura-sciences.com/scie...r-lasers-1144/

[obi76]

Regarder ça ca peux aider a mettre en place des accélérateurs de particules puissants.
https://www.futura-sciences.com/scie...r-lasers-1144/

Peut être, mais ça ne change rien au problème : si l'énergie à dépenser pour faire transmuter les déchets est supérieure à celle récupérée en désintégrant les atomes originels, ça ne sert à rien : on dépense plus d'énergie qu'on en récupère.

CQFD.

[Deedee81]

Salut,

Et même en améliorant, optimisant,.... la différence est colossale.
Il faudrait BEAUCOUP plus d'énergie pour les détruire, de cette manière, que l'énergie récupérée dans les centrales.
Sans compter le coût : compter des milliards d'euros pour détruire quelques kilogrammes. Or c'est des tonnes qu'il faudrait détruire.

C'est inutilisable comme technique en pratique. Aussi absurde que de remplir un barrage hydroélectrique, à la main, avec une petite cuillère

[zebular]

Pas aussi absurde quand la surproduction nucléaire ne peut être écoulée dans les circuits de delestage..

[mizambal]

hello.

Le stockage des déchets n'est pas un problème immédiat, exporter le gros des déchets radioactifs à l'international par voie maritimes c'est faisable, on l'a déjà fait vers la Russie.
C'est d'ailleurs gagnant gagnant car une vraie rente financière pour les pays accueillant, au point que d'autres pays désertiques comme l'Australie et la Mongolie ont des projets de stockage internationaux dans les tuyaux.

Et le stockage des déchets n'est pas non plus un problème à venir "grâce" au réchauffement planétaire en Afrique et en Asie de vastes territoires deviendront à moyen terme totalement inhabitables du fait de la sécheresse et de la chaleur.

Ensuite, avec les améliorations à venir en matière d'isolation des logements, de conversion et stockage d'énergie solaire, et l’avènement annoncé de l'énergie de fusion, et autres ... A la fin du siècle je m'attends à ce que les centrales nucléaires soient mortes et enterrées ... et pas n’importe comment si possible ^^

[ecolami]

hello.

Le stockage des déchets n'est pas un problème immédiat, exporter le gros des déchets radioactifs à l'international par voie maritimes c'est faisable, on l'a déjà fait vers la Russie.
C'est d'ailleurs gagnant gagnant car une vraie rente financière pour les pays accueillant, au point que d'autres pays désertiques comme l'Australie et la Mongolie ont des projets de stockage internationaux dans les tuyaux.

Et le stockage des déchets n'est pas non plus un problème à venir "grâce" au réchauffement planétaire en Afrique et en Asie de vastes territoires deviendront à moyen terme totalement inhabitables du fait de la sécheresse et de la chaleur.

Ensuite, avec les améliorations à venir en matière d'isolation des logements, de conversion et stockage d'énergie solaire, et l’avènement annoncé de l'énergie de fusion, et autres ... A la fin du siècle je m'attends à ce que les centrales nucléaires soient mortes et enterrées ... et pas n’importe comment si possible ^^

Bonjour,
En fait il faut comprendre que le risque ou le danger de la pollution n'a de sens que si la vie existe dans la zone concernée. Stocker en plein desert des produits dangereux solides ne dérange personne ou ne dérange rien du tout. Cela ne signifie pas qu'il faille faire n'importe quoi pour autant!
Le sort des vielles centrales ne sera pas comme beaucoup le croient un +retour à l'herbe+ des sites. Il restera sur place, mais bien protégé, une partie des batiments et ce qu'ils contiennent. En effet réduire en miettes une centrale et stocker dans des conteneurs blindés pour les transporter sur des centaines de kilométres dans un site de stockage dont personne ne veut n'est pas possible. De plus il faut considerer aussi les risque d'une telle entreprise sans même parler du cout. Le volume de déchets serait augmenté de celui des équipement contaminés nécessaires au démantèlement.

[barda]

Salut,

Et même en améliorant, optimisant,.... la différence est colossale.
Il faudrait BEAUCOUP plus d'énergie pour les détruire, de cette manière, que l'énergie récupérée dans les centrales.
Sans compter le coût : compter des milliards d'euros pour détruire quelques kilogrammes. Or c'est des tonnes qu'il faudrait détruire.

C'est inutilisable comme technique en pratique. Aussi absurde que de remplir un barrage hydroélectrique, à la main, avec une petite cuillère

Inutile de répondre à des propositions qui n'ont été faites par personne…

Par contre, Carlo Rubbia a proposé, il y a une ou deux décennies, un "amplificateur d'énergie", fondée sur l'utilisation d'un accélérateur de particules (synchrotron) et du phénomène de spallation, capable de brûler l'essentiel des déchets dangereux (les actinides) tout en produisant de l'énergie. Ses calculs avaient montré que le rapport entre l'énergie produite et l'énergie dépensée par l'accélérateur était de l'ordre de 100, ou, dit autrement, que l'accélérateur dépensait 1% de l'énergie produite. Ce qui est moins que ce que coûtait l'enrichissement d'uranium il y a peu...

Plusieurs expérimentation européennes ont validé cette filière et la Russie a développé un prototype actuellement en fonctionnement.

Reste qu'il existe aussi d'autres filières pour aboutir au même résultat; sont à valider et évaluer les avantages et inconvénients de chacune. L'un des avantages déterminants du "rubbiatron" est qu'il fonctionne en mode sous-critique, réglant du même coup la question de la sécurité intrinsèque du réacteur.

En bref, la perspective d'utiliser des accélérateurs dans ce domaine ne peut être éliminée par une affirmation simpliste et péremptoire…

[Deedee81]

Salut,

Inutile de répondre à des propositions qui n'ont été faites par personne…

Si, si, ça été proposé par le primo-posteur. Fallait bien lui répondre

En bref, la perspective d'utiliser des accélérateurs dans ce domaine ne peut être éliminée par une affirmation simpliste et péremptoire…

Je ne sais pas tout tu sais et je peux me tromper. Et ce que tu dis est intéressant. Tu aurais des liens ?

[pm42]

Pour commencer cotés liens :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Rubbiatron

[XK150]

Nous en avons déjà discuté , mais peu importe ..
Il y a plein de belles choses qui marchent plus ou moins bien en labo .
Où est l'application industrielle d'une seule de ces méthodes ?
QUI a seulement transmuté 100g de déchets HA-VL ?
Combien coûterait un rubbiatron industriel ? On ne sait pas , on ne sait même pas le passer à l'échelle industrielle !!!
Les réacteurs sous critiques sont connus depuis plus de 40 ans !
Problème tous ces systèmes : ils n'ont PAS DE VOLUME d'IRRADIATION : on se retrouve comme en accélérateur à cible minuscule .
Déjà , en réacteur , le problème est le même ... Et on ne peut pas réduire les TEMPS d'IRRADIATION qui sont forcéments TRèS LONGS .

Faut pas rêver et faire rêver , cela ne sert à rien . Idem pour le réacteur à fusion dans 5 ans et l'ordinateur quantique pour la semaine prochaine.
La réalité , aujourd'hui en 2019 : " L'indispensable stockage des déchets ultimes " , ça , c'est du réel .

[barda]

Bon, dans l'ordre:

- effectivement, l'application industrielle du Rubbiatron (et des autres filières d'ailleurs) reste à faire; comme pour toutes les innovations. Mais diverses expérimentations concernant l'utilisation d'un accélérateur et de la spallation ont été menées (et continuent d'être menées), dont Megapie qui a réussi au dela des espérances. Ces expérimentations longues sont menées dans un cadre européen, le plus souvent autour du synchrotron de l'Institut Paul Scherrer en Suisse, par des équipes rassemblant l'élite des chercheurs atomistes. Sans doute des réalisations industrielles concrètes ne sont-elles pas à attendre avant quelques années, mais, contrairement à la fusion ou à l'ordinateur quantique, nous sommes là en terrain connu, et les défis sont essentiellement technologiques, pas scientifiques…

- la transmutation de matériaux nucléaires fertiles est effectuée quotidiennement dans toutes les centrales nucléaires (environ 1/3 de l'électricité est produite par fission du plutonium, produit de la transmutation de l'uranium 238); on compte cela en dizaines de tonnes, pas en grammes. Et Phénix, Superphénix ne reposaient que sur ces transmutations pour leur surgénération. De la même façon, le thorium est régulièrement transmuté en uranium 233 pour alimenter des centrales indiennes, ou chinoises, ou pour des expériences en Europe. C'est un fait connu, maîtrisé, et sans mystère. Mais pour ce qui nous concerne ici, ce n'est pas uniquement de transmutation dont il est question: la plus grande partie des actinides mineurs peuvent être fissionnés par les neutrons rapides; l'élimination des déchets HA-VL repose donc sur un complexe "transmutation-fission", nécessitant, comme pour tout phénomène radioactif, un peu de temps (c'est un des intérêts des filières à sels fondus), mais compatible avec la durée de vie des centrales; le résultat final est de pouvoir diviser par un facteur 1000 la quantité de déchets HA-VL, ce qui n'est pas une paille…

- combien ça coûterait ? Cher sans doute, mais certainement moins que la solution stockage géologique.

- les réacteurs sous-critiques sont connus depuis 40 ans ? Oui, nous sommes en terrain connu, comme d'ailleurs pour la spallation et les sels fondus…

- pas de volume d'irradiation ? Ben si, les mêmes que pour une classique centrale actuelle; rien, strictement rien, ne s'oppose (et cela a déjà été fait) à intéresser des volumes importants pour ce qui concerne les neutrons rapides produits par spallation, un relai étant immédiatement assuré par les fissions induites. Le temps nécessaire à l'incinération des actinides se calcule; il est certes supérieur aux 3 ou 4 ans d'exposition dans les centrales actuelles, mais bien inférieur à la durée de vie d'un tel équipement. Mais, dis moi XK150, Astrid aussi devait incinérer ces déchets; ce que tu affirmes là pouvait donc lui être appliqué aussi (ainsi d'ailleurs qu'à Superphénix); les ingénieurs se seraient donc autant trompés.

[XK150]

La transmutation des combustibles nucléaires peut se faire évidemment oui , sur tout le volume du réacteur , il suffit de charger le combustible concerné .
Au bout de plusieurs années , il s'est opéré une transmutation PARTIELLE et qui ne sera JAMAIS totale , suffisante parce que l'on va retraiter et séparer .

Comment peut on faire pour les déchets HA-VL existants , la même chose ? NON , totalement utopique et hors de prix d'aller introduire des déchets HA-VL dans du combustible !!
Même les plus fous ne l'envisagent pas ....

Donc , à priori , on reconditionne les déchets HA-VL ( actuellement , environ 4000 m3 ) en container plus petit ou en fausse aiguille combustible ( une sacrée opération vu les activités à manipuler , passons ...) et l'on irradie en réacteur , et , désolé , mais c'est maintenant qu'il faut de la place , et beaucoup de place , et des réacteurs rapides , et du temps ....
Pour le temps , tu te souviens que j'ai fait un calcul élémentaire que je peux retrouver .
Bref , aurons nous tout cela demain : NON .Quelque soit la méthode de transmutation , si un jour elle existe , on continuera à produire beaucoup plus que ce qui sera mal transmuté .

Prendre le modèle de la transmutation partielle du combustible aux déchets HA-VL , n'est pas une attitude objective , désolé :
Le combustible nucléaire est limité à 4 ou 5 éléments ; Les déchets HA-VL comportent une CENTAINE de radionucléides différents qui demandent CHACUN , UN PROCESSUS de transmutation DIFFéRENT , comment va t on faire ? Le tri ? C'est juste impossible .

Très à la mode , il y a 20 ou 30 ans , la transmutation des déchets ( et non pas du combustible ) a permis à des labos d'obtenir des crédits ... Qu'ils ont dépensé pour autre chose ,
tant mieux pour eux ...

[XK150]

Et aujourd'hui encore , à ce moment même , on continue à conditionner les déchets HA-VL en matrice de verre , qui rend la reprise et le tri strictement impossible ,
donc , ... à la transmutation , plus personne n'y croit !

[XK150]

Et puis , on ne peut pas dire que les combustibles " transmutent " , ils suivent plutôt une évolution naturelle que l'on constate différente en réacteur thermique ou rapide ,
MAIS , ils restent des noyaux lourds et RADIOACTIFS .

Les déchets , on voudrait bien les rendre INACTIFS , problème largement différent .

[barda]

Je ne parle pas de revenir sur les déchets déjà vitrifiés, effectivement quasi impossibles à traiter.

Je parle simplement d'ouvrir la perspective de filières nucléaires capables d'incinérer les déchets futurs et n'en produisant elles mêmes que très peu; en gros de développer des filières "fermées", éliminant au minimum les déchets les plus gênants et ne laissant que des déchets à demi-vie gérable à l'échelle historique. C'est possible, et pratiquement conçu sur le papier; il ne manque que la volonté politique de les développer.

Il ne s'agira pas de traiter la totalité des déchets produits par une centrale (80% ne posent d'ailleurs guère de problèmes), mais bien de s'attaquer aux déchets les plus radiotoxiques, à durée de vie longue, qui s'appellent concrètement plutonium, américium, neptunium, curium, qui posent le plus de problèmes dans un enfouissement géologique. Même si la solution aujourd'hui retenue est adaptée, d'une part elle n'est pas éternelle et sera rapidement saturée, d'autre part elle coûte très cher et n'est guère satisfaisante intellectuellement. Il y a possibilité de les diviser par 1000 environ, ce qui n'est pas rien; plusieurs filières sont disponibles, qui présentent de surcroît l'avantage d'être surgénératrices (et donc de régler la question du combustible pour quelques millénaires), pour certaines peu coûteuses…

Mais qu'est ce que nous attendons pour explorer ces voies et pour développer ce qui est mûr pour être développé.

[Deedee81]

D'accord, merci pour toutes ces infos. Même si c'est moins efficace que désiré (*), le fait est que j'ignorais tout ça.
Merci pm42 pour le lien.

(*) M'attendais pas à une telle discussion juste en demandant une référence

Barda, un conseil, trois messages, aucune référence. Il faudrait que tu donnes des références qui soutiennent ton propos. Sinon je sens encore se pointer la discussion interminable.... et les mouvements perpétuels ne sont pas autorisés ici
Heu, Xk150, même conseil.

[invite73192618]

Astrid aussi devait incinérer ces déchets

L'équivalent d'Astrid continue en Chine, Russie, et les Candus de l'Inde et de Canada sont également capables d'être utilisés dans le sens (mais il faudra probablement attendre des progrès du coté des lasers pour que ça devienne intéressant). Mais en Europe, est-ce qu'il ne reste pas au moins https://fr.wikipedia.org/wiki/MYRRHA en tant qu'équivalent d'un rubitron?

[XK150]

Re ,

MYRRHA , oui , un projet ... , un projet de plus !

En tout cas , MERCI pour le lien , j'ai trouvé une phrase qui résume bien les positions réalistes que je défends depuis des mois sur ce forum au sujet de la transmutation :

" Dans plusieurs décennies, à la fin du xxi ème siècle, si tout va bien, il pourrait être envisageable d'exploiter des réacteurs de quatrième génération à neutrons rapides et de commencer les longs cycles d'incinération nucléaire qui devraient durer environ 200 ans pour être en mesure d'éliminer un pourcentage élevé de la radiotoxicité du combustible. "

Référence WIKI pour Deedee

Tous mes arguments y sont repris , je suis d'accord avec tout , même si on ne parle pas de " détail " , tel le tri et le conditionnement préalable des radionucléides :

- à la fin du siècle si tout va bien ...
- Il faut DES réacteurs de 4 ème génération ... Pas de problème , c'est bien parti !!!
- Les cycles d'irradiation dureraient autour de 200 ans ...
- On aura éliminé un pourcentage élevé ( élevé , oui à prouver , mais en tout cas, pas total ... ) de la radiotoxicité du combustible .

Donc , rendez vous dans 300 ans pour les premiers résultats ? Bonne journée ...

[penthode]

en un temps , nous avions expérimenté Super Phoenix qui proposait une filière pour réutiliser les déchets.

ce qui donnait à la France et à l'Europe un siècle d'avance !

projet qui fut sabordé par un premier ministre pour des raisons électorales ,
il sera battu quand même ...

d'ici quelques années, les chinois viendront nous les vendre

[invite73192618]

je suis d'accord avec tout

Est-ce que tu es d'accord que c'est fondamentalement un rubitron, ou tu ferais une distinction?

[XK150]

Est-ce que tu es d'accord que c'est fondamentalement un rubitron, ou tu ferais une distinction?

Non , ce n'est pas rubitron (!) quelconque , la phrase concerne les transmutations les plus simples qui peuvent se faire en réacteurs " habituels " à neutrons thermiques
( réacteurs à eau pressurisée ) ou à en réacteurs rapides ( tels Astrid , si je mets à la place de l'auteur ) , la réaction nucléaire la plus simple étant la capture neutronique ,
le radionucléide radioactif capture un neutron supplémentaire et dans cet état encore plus excité , il va se débobiner rapidement en un autre nucléide , moins méchant ,
de période plus courte , voir , oh miracle , en un noyau stable . De même , en réacteurs rapides , les réactions ( n , 2n ) : le noyau absorbe un neutron et ré-émet immédiatement 2 neutrons .

Penthode a raison de citer Phénix ( et non pas SuperPhénix ) : c'est probablement le réacteur à neutrons rapides qui a permis le plus d'études au monde en réacteur sur la transmutation ,évidemment sur des durées limitées et non pas 200 ans . Je cite : " Toute la période finale de Phénix ( 2004 - 2009 ) avait pour but une série d'expériences sur la transmutation " .

[XK150]

Pour moi , faire des systèmes ( réacteur - accélérateur ) dédiés à la transmutation seule est financièrement strictement impossible .
Faire de l'électricité en même temps , passe encore ...

[invite73192618]

Non , ce n'est pas rubitron (!)

C'est le genre de sujet sur lequel ton expertise est incontestablement supérieure à la mienne. Pourrais-tu expliciter le critère qui fait qu'une architecture correspond ou non à un rubitron? (j'aurais pensé que la présence d'un ADS était le critère)

[Lansberg]

Bonjour,

il faudrait retrouver la publication (je n'ai pas le temps en ce moment) mais il y a des possibilités d'utilisation des déchets à longue vie dans les réacteurs de quatrième génération (à sels fondus). Je me souviens d'un plan de bataille sur cent ou deux cents ans établi par Daniel Heuer directeur de recherche au CNRS affecté au LPSC (Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie) de Grenoble, spécialiste des réacteurs à combustibles liquides et de la filière thorium pour se débarrasser de l'essentiel de ces déchets...

[barda]

Pour moi , faire des systèmes ( réacteur - accélérateur ) dédiés à la transmutation seule est financièrement strictement impossible .
Faire de l'électricité en même temps , passe encore ...

Oui, c'est d'ailleurs la seule option réellement envisagée; le produit électricité rend l'opération rentable. Non seulement Phénix a servi à étudier ces transmutations, mais Superphénix devait aussi commencer une expérimentation, avant sa fermeture.

Sans doute les réacteurs ordinaires, à rayons thermiques, peuvent ils en théorie, transmuter certains actinides, mais dans la technologie actuelle, le "carburant" ne reste pas assez longtemps dans le réacteur pour que les résultats soient intéressants; sur ce point, les sels fondus ont un avantage essentiel, qui permettent des durée d'exposition de plusieurs décennies.

Enfin, Myrrha peut être considéré comme un parent proche du Rubbiatron (et non rubitron) et un descendant direct du groupe européen créé par Carlos Rubbia; non seulement le principe est le même, mais les options techniques sont identiques, au combustible près. Ceci dit, ça fait déjà très longtemps que l'on parle, en théorie, de tout cela; ce qui fait réellement la différence, c'est la capacité technique, assez récente, de construire des accélérateurs puissants à coût acceptable.