L'industrie nucléaire que ce soit au travers de l’exploitation des réacteurs, des activités de recherche mais aussi du démantèlement des installations nucléaires produit une grande variété de déchets de faible, moyenne et haute activité dont la gestion sur le long-terme présente de nombreux challenges. La grande variété de déchets, en terme de caractéristiques physiques et radiologiques, complexifie l'identification d'une solution de gestion appropriée et économiquement viable, certains types de déchets n'ayant d'ailleurs pas de filière identifiée.

Le niveau d'activité et la durée de vie de certains de ces déchets impose également un confinement et une stabilisation durable des radionucléides afin de respecter les critères d'acceptation des installations de stockage géologique. La réduction du volume de ces déchets apparait également comme un facteur déterminant dans l'identification d'une solution de gestion de ces déchets au regard des contraintes techniques et économiques en lien avec le développement des installations de stockage géologique.

Le procédé DEM&MELT est un procédé innovant développé spécifiquement pour répondre aux besoins et aux contraintes des producteurs de déchets issus du démantèlement des installations nucléaires et n’ayant pas de filière de gestion identifiée et présentant diverses contraintes liées à leur transportabilité et à leur gestion au regard des réglementations nationales et internationales en vigueur.

Le procédé DEM&MELT vise à fournir une solution de vitrification dite « In-can » simple, robuste et flexible permettant de traiter une grande variété de déchets solides ou liquides, de faible, moyenne ou haute activité tels que les boues, zéolites, déchets amiantés, dépôts, terres contaminées, etc…

Le procédé DEM&MELT est suffisamment flexible pour s’affranchir des incertitudes liées à la composition de certains déchets. Il est également suffisamment compact afin de pouvoir être installé dans une cellule ou un bâtiment existant et au plus près du gisement de déchets à traiter. Il vise à réduire le volume des déchets, à confiner durablement les radionucléides et à stabiliser le déchet final tout en limitant le volume de déchets secondaires. Le procédé DEM&MELT a été développé afin de proposer un système modulaire offrant différentes configuration d’exploitation, la possibilité de mutualiser plusieurs unités en parallèle ainsi que différentes options d’implémentation (intégration in situ dans une cellule ou un bâtiment existant, Installation modulaire transportable, Installation modulaire dans un bâtiment neuf etc…)

Un procédé de vitrification simple et robuste :

• Le conteneur (ou Can) est à usage unique : il est directement utilisé comme pot de fusion et ne dispose ni d’agitateurs ni de dispositif de coulée. Les problèmes de corrosion sont ainsi limités ;

• Le conteneur est chauffé par un four à résistances simple et robuste, assurant un bon contrôle de la température, une gestion de la volatilité du Césium et une homogénéité du verre en fusion. Les coûts d’installation, d’exploitation et de maintenance sont ainsi plus faibles qu’avec des fours mettant en œuvre d’autres technologies de chauffe ;

• Le procédé présente une certaine polyvalence et permet de prendre en charge des déchets fortement actifs, solides ou liquides, avec un niveau de caractérisation limité. Il permet également un fonctionnement optimal sur une large gamme de températures ;

• La conduite du procédé est simple et ne nécessite pas d’instrumentation avancée ;

• Le procédé génère une faible quantité de déchets secondaires ;

• Le procédé offre un niveau de compacité élevé afin de pouvoir être installé sur un site en démantèlement, dans une cellule au plus proche du déchet à traiter ;

• DEM&MELT apparait comme une solution compétitive aux coûts d’investissement et d'opération optimisés.

Un design compact et modulaire permettant :

• Des opérations et une maintenance réalisable à distance ;

• Un fonctionnement par batch ou en continu ;

• La possibilité d'implanter plusieurs fours en parallèle au sein d'une seule unité DEM&MELT ;

• Une gestion des gaz intégrée.

Une solution complète et à la carte :

• Une solution complète et à la carte en fonction des besoins du client : Etude de scénarios, définition et formulation de la matrice de verre, essais en laboratoire, déploiement industriel et opérations.

Le concept et l’ensemble des fonctions de DEM&MELT bénéficient de plus de 40 années d’expérience d’Orano, du CEA et de l’ANDRA dans l'exploitation d'unités de vitrification de très haute activité à La Hague et à Marcoule.

Plusieurs applications DEM&MELT sont aujourd’hui à l’étude avec notamment :

• Une qualification pour répondre aux enjeux de la stabilisation des déchets MA et HAVL (Dépôts et boues) provenant de l’usine de traitement UP1 en phase de démantèlement au CEA Marcoule en vue du développement futur d’une unité DEM&MELT pour traiter ces déchets sur un site du CEA ou Orano. Dans cette optique, un jalon important a été atteint en février 2021 avec une première campagne d’essais dont les objectifs ont été pleinement satisfaits avec notamment la production d’un conteneur (can) produit de 300 kg de verre et 70 wt% taux d’incorporation validant la capacité du système à réduire significativement le volume de déchets.

• Un programme de gestion des déchets secondaires (zeolites, boues…) issus du traitement des eaux contaminées à Fukushima Daiichi.

DEM&MELT offre de nombreux avantages tels que :

• Une solution simple, robuste et compétitive pour le traitement des déchets de moyenne et haute activité provenant des activités de démantèlement ;

• Une réduction significative de volume des déchets finaux ;

• Un confinement durable des radionucléides ;

• Une stabilisation des déchets ultimes ;

• Une conception permettant de s’accommoder une grande variété de déchets ;

• Un design compact et modulaire, qui s'adapte aux besoins et exigences de l'opérateur ;

• Une solution intégrée, des études au déploiement industriel ;

• Un concept mature basé sur l'expérience d'Orano et du CEA en vitrification de déchets HA.

Pour les déchets HA/MA issus du D&D

Une installation de vitrification modulaire