Réduire la radioactivité

[manu225]

Bonjour,

Je viens de lire cet article que j'ai trouvé intéressant : "La transmutation de déchets radioactifs par laser de haute puissance"

Ce passage m'a fait me questionner :

La méthode reste quasi-identique, ce qui change avec le laser, c’est le point de départ : l’impulsion qui va générer un flux de protons et déclencher ensuite la réaction en chaîne avec une énergie suffisante

Apparemment la solution envisagée serait d'envoyer des protons pour provoquer une réaction en chaîne pour rendre les noyaux des atomes stables si je comprends bien (les protons envoyés "arracheraient" d'autres protons aux noyaux) ?
Si c'est bien le cas, je me demandais si il était envisageable de faire l'inverse : envoyer plutôt des neutrons pour qu'ils s’intégrèrent aux noyaux pour les rendre stables ?

Merci pour vos réponses
-----

[XK150]

Salut ,

Les neutrons étant des particules non chargées , on ne peut ni les accélérer , ni les diriger . Et comment les produire ????
On peut utiliser ceux présents au voisinage des coeurs de réacteurs nucléaires , et on le fait !
Pour des raisons physiques , les rendements de transmutation sont très mauvais et il n'y a aucune installation industrielle qui " transmute les déchets radioactifs " .
Les belles idées , c'est une chose , les applications réalistes et à coût raisonnable , c'en est une autre .
D'où la suite des études sur le stockage à long terme , plus ou moins réversible ...

[manu225]

Merci pour ta réponse.

Salut ,

Les neutrons étant des particules non chargées , on ne peut ni les accélérer , ni les diriger . Et comment les produire ????
On peut utiliser ceux présents au voisinage des coeurs de réacteurs nucléaires , et on le fait !

Je suis tombé la dessus justement tout à l'heure : http://mavoiescientifique.onisep.fr/...ons-portative/

Pour des raisons physiques , les rendements de transmutation sont très mauvais et il n'y a aucune installation industrielle qui " transmute les déchets radioactifs " .
Les belles idées , c'est une chose , les applications réalistes et à coût raisonnable , c'en est une autre .
D'où la suite des études sur le stockage à long terme , plus ou moins réversible ...

Oui c'est bien précisé dans l'article que c'est en cours d'étude. Dans un autre article Gérard Mourou parlait de 10 à 15 pour avoir des résultats...

[XK150]

La transmutation est à la mode depuis plus de 50 ans ! Très bien : elle a servi à avoir des crédits pour faire des choses moins utopiques ...

Je replace une discussion récente sur le sujet qui aide à mieux comprendre les difficultés ( du moins , je l'espère ! ) ; J'en ai d'autres sur le forum si nécessaire .

Transmuter des déchets ou vouloir " fabriquer " de l'or , c'est exactement les mêmes problèmes .
https://forums.futura-sciences.com/p...-neutrons.html

[A voir en vidéo sur Futura]

[manu225]

Hello,

Merci pour le lien, je vais aller voir tout ça

La transmutation est à la mode depuis plus de 50 ans ! Très bien : elle a servi à avoir des crédits pour faire des choses moins utopiques ...

Je replace une discussion récente sur le sujet qui aide à mieux comprendre les difficultés ( du moins , je l'espère ! ) ; J'en ai d'autres sur le forum si nécessaire .

Transmuter des déchets ou vouloir " fabriquer " de l'or , c'est exactement les mêmes problèmes .
https://forums.futura-sciences.com/p...-neutrons.html

[manu225]

Je suis allé lire la discussion postée par XK150 et j'ai fais un peu plus de recherche. Et je suis tombé sur ce document du CEA de 2012 : "Séparation-transmutation des éléments radioactifs à vie longue"

Dans la conclusion ils disent ça :

"La faisabilité de la séparation des actinides mineurs est démon-trée à l’échelle du laboratoire sur des solutions réelles et en conditions représentatives du milieu et des équipements utili-sés. On dispose de solutions éprouvées pour chacune des voies étudiées:
- Séparation de l’américium et du curium (procédé DIA-MEX-SANEX) ;
- Séparation groupée des actinides (Pu+AM) (procédé GANEX) ;
- Séparation du seul américium (procédé EXAm)."

Mais j'ai du mal à comprendre la différence séparation/transmutation déjà ? Si quelqu'un peut m'éclairer ?

[Deedee81]

Salut,

Mais j'ai du mal à comprendre la différence séparation/transmutation déjà ? Si quelqu'un peut m'éclairer ?

La séparation c'est juste séparer les éléments (comme si on séparait le fer et le soufre dans de la pyrite).
Beaucoup de traitement des déchets consistent en des séparations (plus faciles que la transmutation car ça nécessite essentiellement des traitements physico-chimiques) ce qui donne des déchets plus faciles à gérer et certains éléments récupérés peuvent retourner dans les filières nucléaires pour différents usages.

[XK150]

Re ,

Oui , exactement : la séparation , c'est séparer des éléments différents chimiquement ( mais sans pouvoir séparer les isotopes ) , sans action sur le noyau atomique ( séparer américium du curium , comme écrit )
Transmuter , c'est changer d'élément en modifiant le noyau atomique ( passer du mercure à l'or , par exemple ! ) .

[manu225]

Salut,



La séparation c'est juste séparer les éléments (comme si on séparait le fer et le soufre dans de la pyrite).
Beaucoup de traitement des déchets consistent en des séparations (plus faciles que la transmutation car ça nécessite essentiellement des traitements physico-chimiques) ce qui donne des déchets plus faciles à gérer et certains éléments récupérés peuvent retourner dans les filières nucléaires pour différents usages.

Re ,

Oui , exactement : la séparation , c'est séparer des éléments différents chimiquement ( mais sans pouvoir séparer les isotopes ) , sans action sur le noyau atomique ( séparer américium du curium , comme écrit )
Transmuter , c'est changer d'élément en modifiant le noyau atomique ( passer du mercure à l'or , par exemple ! ) .

D'accord, merci pour les précisions

[manu225]

Hello,

En continuant de chercher je suis tombé sur cet extrait d'une conférence de Gérard Mouru où il explique plus en détail sa théorie pour réduire le temps de d’activité des déchets nucléaires :


La capture d'écran du bon slide :


Je n'avais pas compris qu'il s'agissait de fissionner avec des neutrons les noyaux radioactifs pour obtenir des éléments avec une demi-vie beaucoup plus courte. C'est un intermédiaire entre séparation et transmutation on pourrait dire ?

[Deedee81]

C'est un intermédiaire entre séparation et transmutation on pourrait dire ?

Pour moi c'est juste une forme de transmutation. Séparation ça veut bien dire ce que ça veut dire : on sépare les éléments en deux endroits différents.

P.S. je ne prononce pas sur la faisabilité ni la rentabilité de ce procédé, je n'en sais rien.

[manu225]

Pour moi c'est juste une forme de transmutation. Séparation ça veut bien dire ce que ça veut dire : on sépare les éléments en deux endroits différents.

P.S. je ne prononce pas sur la faisabilité ni la rentabilité de ce procédé, je n'en sais rien.

Dans ma tête la transmutation c'était le fait d'ajouter ou de supprimer des neutrons/protons à un noyau pour le transformer en un autre élément. Là comme c'est de la fission de noyau, c'est plutôt une forme de séparation qui du coup créer d'autres éléments (séparamutation ? )

[XK150]

Re ,

Oui , la fission , c'est une transmutation comme une autre , dans le cas qui nous intéresse .

Reste à trouver une source puissante de neutrons de E > 1 MeV ,
De prendre en compte la probabilité de réaction c. à d. la section efficace qui vaut environ 2 barns ( que les orateurs passent TOUJOURS sous un silence discret ... )
et d'appliquer le calcul basique d'activation ( ou de transmutation , c'est strictement identique ) suivant , tout à fait accessible à un élève de terminale :


Le nombre de noyaux transmutés N2 sera directement et absolument proportionnel ,
- au nombre de noyaux cibles N1 ,
- au flux de particules incidentes φ ,
- à la probabilité de la réaction de transmutation σ ,
- au temps d'irradiation t .

N2 = N1 φ σ t

C'est tellement logique et évident que cela ne mérite aucun commentaire ( me semble t il ....)

Application numérique en choisissant des paramètres tirés vers le haut pour être favorable à la transmutation :

N1 = 100 (arbitraire )
φ = 1 10^14 n/cm2/s , c'est un flux de neutrons exceptionnel disponible tout auprès du cœur d'un réacteur de recherches , partout ailleurs ce sera moins .
σ = 2 10^-24 cm2 , 2 barns
t au choix , prenons 6 mois d'irradiation soit 1.6 10^7 s ( secondes )

N2 = 0.32

Au bout de 6 mois , dans des conditions choisies exceptionnelles , on a transmuté 0.32 % des noyaux initiaux (!) qui sont évidemment mélangés avec les 99.7 initiaux qui sont toujours présents .
Et je ne parle pas des problèmes de chimie nucléaire à très haute activité pour obtenir les échantillons de départ .

Et personne ne parle des produits formés , qui eux mêmes s'activent dès leur naissance , puisqu'ils sont sous flux de neutrons !!!

Vous pouvez juger de l'efficacité de la méthode , et vous pouvez comprendre pourquoi personne n'a jamais transmuté ne serait ce que 100 grammes de déchets HA-VL .

Tout cela a été étudié au cas par cas , pour tous les déchets HA-VL ( Haute Activité - Vie Longue ) ; C'était les réacteurs à neutrons rapides qui devaient être mis à contribution ,
dans un monde merveilleux , ils consommaient l'énorme stock de 238U , ils consommaient les stocks de Pu , ils produisaient de l'électricité pour toute la planète pendant 1000 ans ,
et , cerise sur la gateau , ils transmutaient les déchets déjà présents ....

Aujourd'hui , on tente de faire accepter au public , le stockage souterrain de Bure ...

[manu225]

Re ,

Oui , la fission , c'est une transmutation comme une autre , dans le cas qui nous intéresse .

Reste à trouver une source puissante de neutrons de E > 1 MeV ,
De prendre en compte la probabilité de réaction c. à d. la section efficace qui vaut environ 2 barns ( que les orateurs passent TOUJOURS sous un silence discret ... )
et d'appliquer le calcul basique d'activation ( ou de transmutation , c'est strictement identique ) suivant , tout à fait accessible à un élève de terminale :


Le nombre de noyaux transmutés N2 sera directement et absolument proportionnel ,
- au nombre de noyaux cibles N1 ,
- au flux de particules incidentes φ ,
- à la probabilité de la réaction de transmutation σ ,
- au temps d'irradiation t .

N2 = N1 φ σ t

C'est tellement logique et évident que cela ne mérite aucun commentaire ( me semble t il ....)

Application numérique en choisissant des paramètres tirés vers le haut pour être favorable à la transmutation :

N1 = 100 (arbitraire )
φ = 1 10^14 n/cm2/s , c'est un flux de neutrons exceptionnel disponible tout auprès du cœur d'un réacteur de recherches , partout ailleurs ce sera moins .
σ = 2 10^-24 cm2 , 2 barns
t au choix , prenons 6 mois d'irradiation soit 1.6 10^7 s ( secondes )

N2 = 0.32

Au bout de 6 mois , dans des conditions choisies exceptionnelles , on a transmuté 0.32 % des noyaux initiaux (!) qui sont évidemment mélangés avec les 99.7 initiaux qui sont toujours présents .
Et je ne parle pas des problèmes de chimie nucléaire à très haute activité pour obtenir les échantillons de départ .

Et personne ne parle des produits formés , qui eux mêmes s'activent dès leur naissance , puisqu'ils sont sous flux de neutrons !!!

Vous pouvez juger de l'efficacité de la méthode , et vous pouvez comprendre pourquoi personne n'a jamais transmuté ne serait ce que 100 grammes de déchets HA-VL .

Tout cela a été étudié au cas par cas , pour tous les déchets HA-VL ( Haute Activité - Vie Longue ) ; C'était les réacteurs à neutrons rapides qui devaient être mis à contribution ,
dans un monde merveilleux , ils consommaient l'énorme stock de 238U , ils consommaient les stocks de Pu , ils produisaient de l'électricité pour toute la planète pendant 1000 ans ,
et , cerise sur la gateau , ils transmutaient les déchets déjà présents ....

Aujourd'hui , on tente de faire accepter au public , le stockage souterrain de Bure ...

Merci pour toutes ces précisions, c'est intéressant et clair
J'ai oublié de dire que c'est pour un roman de science-fiction que je fais ces recherches. Je veux trouver un problème sur lequel mes 2 physiciens fictifs plancheraient et ça me semble un bon sujet, vu que :
- c'est quelque chose qui serait très utile à l'humanité
- il y a une théorie qui tient la route
- mais que d'après ce que tu dis c'est pas tenable au jour d'aujourd'hui vu le coefficient de 0.32%.

[XK150]

Vous pouvez faire comme G.M. qui fait de beaux discours théoriques devant des personnes " du public " , non initiées ,
et qui cachent , soit de façon consciente , soit de façon inconsciente - quel est le plus grave ? - les vrais problèmes ( connus depuis des lustres ) , sous le tapis ....

[Deedee81]

Salut,

Un des principaux soucis : lorsque l'on bombarde un matériau avec des particules (de tout type, par exemple des neutrons) pour provoquer des changements isotopiques, des désintégrations radioactives, des fissions ou tout ce qu'on veut, on est soumis à deux aléa inévitables :
- Les particules ne vont pas juste heurter les atomes qu'on veut. C'est aléatoire (ou alors il faut super méga bien viser ) . Ca va toucher les autres éléments présents, les éléments produits (par la transmutation) ou même plusieurs fois le même atome.
- Lors de l'impact il y a très généralement plusieurs réactions possibles. Déjà rien que la désintégration radioactive (induite ou non) peut souvent prendre plusieurs formes et c'est aléatoire. Un exemple : le bismuth 223 peut se transformer en polonium par désintégration bêta OU en thallium par désintégration alpha. Et en mode induit, vu le niveau d'excitation du noyau, c'est encore pire. Et la fission ne produit jamais exactement des noyaux de masse moitié moitié mais "environ ça" donc toutes sortes d'éléments.

Le résultat est que :
- quoi qu'on fasse, le rendement ne sera pas génial
- il y aura formation de pleins d'éléments indésirables, toxiques, et même radioactifs (c'est à tel point que si on agit sur n'importe quel échantillon non radioactif on va se retrouver avec un échantillon radioactif alors que l'objectif est inverse La radioactivité induite est d'ailleurs un des phénomènes rencontrés en fusion thermonucléaire contrôlée où on ne manipule pourtant pas de substance radioactive... enfin, si, le tritium, mais lui n'est pas très méchant )

Deux résultats à noter toutefois :
- il y aura formation de substances généralement de plus courte durée de vie ce qui rend le déchet moins problématique (la radioactivité induite en fusion contrôlée n'est pas dramatique à gérer). Malheureusement d'un coût prohibitif si l'on part d'éléments lourds, à cause des rendements minables.
- D'un point de vue fiction romanesque, le caractère aléatoire peut être un ressort littéraire. Par exemple on peut imaginer un truc du genre : le scientifique put cristalliser la substance de manière à concentrer l'élément radioactif dans les joints de grains ce qui lui permit de cibler uniquement ceux-ci avec ses neutrons mais il se format un élément encore inconnu (appelons le ici le bizarium ) encore plus radioactif, fissile et dangereux. Enfin, bref, à grand coups de licences artistiques on fait évidemment ce qu'on veut, mais certains aspects du phénomène peuvent inspirer ou "justifier"

[Deedee81]

le tritium, mais lui n'est pas très méchant )

Précision : radioactivité bêta (la moins nocive) et de faible énergie (enfin, tout est relatif, c'est quand même plus qu'un simple rayon cathodique de vieille télé ). Il ne provoque aucune radioactivité induite, l'élément produit est l'hélium 3 totalement inoffensif, et les dégâts biologiques sont minimes, à tel point qu'il est utilisé comme traceur pour certaines techniques d'imagerie en médecine.

[manu225]

Hello,

Salut,

Un des principaux soucis : lorsque l'on bombarde un matériau avec des particules (de tout type, par exemple des neutrons) pour provoquer des changements isotopiques, des désintégrations radioactives, des fissions ou tout ce qu'on veut, on est soumis à deux aléa inévitables :
- Les particules ne vont pas juste heurter les atomes qu'on veut. C'est aléatoire (ou alors il faut super méga bien viser ) . Ca va toucher les autres éléments présents, les éléments produits (par la transmutation) ou même plusieurs fois le même atome.
- Lors de l'impact il y a très généralement plusieurs réactions possibles. Déjà rien que la désintégration radioactive (induite ou non) peut souvent prendre plusieurs formes et c'est aléatoire. Un exemple : le bismuth 223 peut se transformer en polonium par désintégration bêta OU en thallium par désintégration alpha. Et en mode induit, vu le niveau d'excitation du noyau, c'est encore pire. Et la fission ne produit jamais exactement des noyaux de masse moitié moitié mais "environ ça" donc toutes sortes d'éléments.

Le résultat est que :
- quoi qu'on fasse, le rendement ne sera pas génial
- il y aura formation de pleins d'éléments indésirables, toxiques, et même radioactifs (c'est à tel point que si on agit sur n'importe quel échantillon non radioactif on va se retrouver avec un échantillon radioactif alors que l'objectif est inverse La radioactivité induite est d'ailleurs un des phénomènes rencontrés en fusion thermonucléaire contrôlée où on ne manipule pourtant pas de substance radioactive... enfin, si, le tritium, mais lui n'est pas très méchant )

Deux résultats à noter toutefois :
- il y aura formation de substances généralement de plus courte durée de vie ce qui rend le déchet moins problématique (la radioactivité induite en fusion contrôlée n'est pas dramatique à gérer). Malheureusement d'un coût prohibitif si l'on part d'éléments lourds, à cause des rendements minables.

Merci pour ces précisions.
Justement pour mon histoire j'ai besoin d'un problème où les physiciens galèrent à obtenir quelque chose de probant : là le caractère aléatoire et le faible rendement sont très intéressants
Ensuite j'ai besoin d'inventer une solution qui n'existe pas encore, assez crédible pour que ce soit pas ridicule, qui permet d'améliorer significativement le résultats.

- D'un point de vue fiction romanesque, le caractère aléatoire peut être un ressort littéraire. Par exemple on peut imaginer un truc du genre : le scientifique put cristalliser la substance de manière à concentrer l'élément radioactif dans les joints de grains ce qui lui permit de cibler uniquement ceux-ci avec ses neutrons mais il se format un élément encore inconnu (appelons le ici le bizarium ) encore plus radioactif, fissile et dangereux. Enfin, bref, à grand coups de licences artistiques on fait évidemment ce qu'on veut, mais certains aspects du phénomène peuvent inspirer ou "justifier"

Merci pour l'idée

[Deedee81]

Ensuite j'ai besoin d'inventer une solution qui n'existe pas encore, assez crédible pour que ce soit pas ridicule, qui permet d'améliorer significativement le résultats.

Une solution qui n'existe pas encore assez crédible c'est pas trop dur. Mais qui permet d'améliorer le rendement c'est plus dur sinon la solution serait déjà utilisée (ou connue et écartée)

Pourquoi pas une particule inhabituelle : des neutrinos voire des neutrinos stériles.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Neutrino_st%C3%A9rile
(bien que n'interagissant pratiquement pas, enfin, s'il existe, c'est lui qui est évoqué dans le film 2012)
Ou des axions
https://fr.wikipedia.org/wiki/Axion

EDIT ou invoquer une pression et une température énorme pour fusionner (au lieu d'utiliser la fission). L'imagination et les possibilités sont infinies

[manu225]

Une solution qui n'existe pas encore assez crédible c'est pas trop dur. Mais qui permet d'améliorer le rendement c'est plus dur sinon la solution serait déjà utilisée (ou connue et écartée)

Pourquoi pas une particule inhabituelle : des neutrinos voire des neutrinos stériles.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Neutrino_st%C3%A9rile
(bien que n'interagissant pratiquement pas, enfin, s'il existe, c'est lui qui est évoqué dans le film 2012)
Ou des axions
https://fr.wikipedia.org/wiki/Axion

EDIT ou invoquer une pression et une température énorme pour fusionner (au lieu d'utiliser la fission). L'imagination et les possibilités sont infinies

Une solution inconnue ou inapplicable aujourd'hui (particules hypothétiques par exemple comme tu le dit)
L'idée de bien viser avec les neutrons m'intéressent, mais je vois pas de solution intéressante pour ce problème (faire en sorte que les neutrons soient "attirés" par certains noyau et pas d'autres par exemple ?).

Je vais aller regarder les liens que tu m'as donné, voir si il y a quelque chose qui m'inspire

[manu225]

le scientifique put cristalliser la substance de manière à concentrer l'élément radioactif dans les joints de grains ce qui lui permit de cibler uniquement ceux-ci avec ses neutrons

Je reviens sur ce que tu proposais plus haut. Tu veux dire changer la structure des atomes des déchets pour qu'ils soient alignés (forme cristalline ?)

[Deedee81]

Je reviens sur ce que tu proposais plus haut. Tu veux dire changer la structure des atomes des déchets pour qu'ils soient alignés (forme cristalline ?)

C'est ça. Alignés ou concentrés dans certaines zones (d'où l'idée des joints de grains, c'est les zones entre deux grains d'orientation cristalline différente, c'est souvent là que se mettent les impuretés comme le carbone dans les fontes/aciers par exemple). Reste à focaliser (par exemple) les neutrons sur la partie qu'on veut transformer. Bon, c'est juste une idée comme ça hein.

[manu225]

C'est ça. Alignés ou concentrés dans certaines zones (d'où l'idée des joints de grains, c'est les zones entre deux grains d'orientation cristalline différente, c'est souvent là que se mettent les impuretés comme le carbone dans les fontes/aciers par exemple). Reste à focaliser (par exemple) les neutrons sur la partie qu'on veut transformer. Bon, c'est juste une idée comme ça hein.

D'ac, j'irai creusé ça
Sinon je suis tombé sur ça tout à l'heure : https://www.pourlascience.fr/sr/arti...laire-4557.php
J'imaginais une machine qui pourrait "démonter" les déchets atome par atome, pour casser chaque noyau et ensuite reconstruire derrière les différents matériaux obtenu. Si mes physiciens tentent ça sur des tout petits échantillons c'est faisable à ton avis ?

[Deedee81]

J'imaginais une machine qui pourrait "démonter" les déchets atome par atome, pour casser chaque noyau et ensuite reconstruire derrière les différents matériaux obtenu. Si mes physiciens tentent ça sur des tout petits échantillons c'est faisable à ton avis ?

Plus le temps, réunion, mais ça me rappelle la nouvelle de SF "Le Monstre". A lire

[manu225]

Plus le temps, réunion, mais ça me rappelle la nouvelle de SF "Le Monstre". A lire

Bonne réunion Je connais pas ce bouquin.

[Deedee81]

Bonne réunion Je connais pas ce bouquin.

Réunion finie. C'est pas un bouquin mais une nouvelle. A un moment donné un humain (il essaie de savoir à quelle époque ils sont et pourquoi l'humanité a été anéantie) en regardant une machine dans un musée qui compte les atomes un à un. Et il dit "par comparaison, à mon époque on connaissait une vingtaine de manière de compter les atomes un à un" et l'E.T. qui est avec est effaré (ils ne connaissent même pas une seule façon de le faire).

Dans cette nouvelle "ultra auto glorifiante" pour l'humain, le "Monstre" : c'est nous. Très belle histoire.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Le_Mon...ouvelle,_1948)

EDIT notons que cette histoire est devenu peu plausible car ils partent de l'hypothèse que les systèmes planétaires sont rarissimes, et c'est capital dans l'histoire, mais on sait maintenant qu'il y en a pratiquement autour de chaque étoile.

Tout à fait l'antithèse d'une autre nouvelle archi célèbre "La sentinelle" où là l'humain n'a pas du tout le beau rôle !!!! Que du contraire. Mais là je m'éloigne du sujet, rien à voir avec la radioactivité. Désolé