Un déchet radioactif est un déchet qui, du fait du niveau de sa radioactivité, nécessite des mesures de radioprotection particulières. Ces déchets doivent réglementairement faire l'objet d'une caractérisation radiologique (par le producteur de déchets) et d'un contrôle (par le centre de stockage), afin d'assurer que leur stockage est adapté à leur radioactivité éventuelle, et ne crée pas de risque radiologique. Le cas échéant, dans de nombreux pays, des « déchets nucléaires » sans radioactivité significative peuvent être « libérés » après contrôle, pour être traités comme des déchets d'activités économiques de même type.
La plus grande partie des déchets radioactifs provient de l'industrie nucléaire qui utilise et génère des matières radioactives dans les différentes étapes du cycle du combustible nucléaire. Les déchets radioactifs proviennent également de la médecine nucléaire, d'industries non nucléaires (extraction des terres rares par exemple), de l'utilisation passée d'éléments radioactifs (paratonnerres à l'américium, etc.) ou encore des usages militaires de l'énergie nucléaire (fabrication d'armes atomiques en particulier).
Le terme générique de « déchets radioactifs » recouvre des substances de natures très variées. Ils se distinguent principalement par leur activité : les déchets de « haute activité », cendres du combustible nucléaire, sont plus d'un milliard de fois plus radioactifs que les déchets de « faible activité », dont la radioactivité est en dose moins importante et la période des éléments plus courte. Ils se distinguent également par leur période radioactive. Certains radionucléides dits « à vie courte » subissent une extinction naturelle de leur radioactivité à l'échelle de quelques années. D'autres dits « à vie longue » imposent une gestion à long terme, voire très long terme des déchets dont la durée de vie se compte en millions d'années. Ils se distinguent enfin par leur état (solide, liquide, gazeux) et leur composition chimique.
Le traitement de ces déchets doit permettre de maîtriser le risque radiologique qu'ils peuvent représenter, et peut conduire à différentes stratégies. Le confinement a pour but de les isoler de l'environnement humain pendant une période de temps suffisamment longue pour que toute diffusion ultérieure de radionucléides n'occasionne pas un risque radiologique inacceptable, même à longue échéance. La dispersion dans l'environnement (sous forme d'effluents liquides ou gazeux et dans des limites d'activité et de concentration d'activité strictement contrôlées) n'est possible que pour des rejets de faible activité, ou pour des isotopes peu radio-toxiques et à vie courte.
vignette|Production de déchets de la filière électronucléaire.Les nombreuses utilisations des propriétés de la radioactivité produisent, depuis le début du , des déchets radioactifs. Ils proviennent aujourd’hui pour l'essentiel des centrales de production d’électricité, des usines de traitements des combustibles usés et des autres installations nucléaires civiles et militaires qui se sont développées au cours des dernières décennies. Les laboratoires de recherches et les services de médecine nucléaire contribuent aussi, à un degré moindre, à la production des déchets radioactifs, de même que certaines industries utilisant des matières radioactives ou employant des sources radioactives.vignette|Fût jaune utilisé pour des déchets à très faible activité
Nature et classification
Définition Selon la définition de l'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA), un déchet radioactif est « toute matière pour laquelle aucune utilisation n'est prévue, et qui contient des radionucléides en concentrations supérieures aux valeurs que les autorités compétentes considèrent comme admissibles dans des matériaux propres à une utilisation sans contrôle » . En FranceLoi du 28 juin 2006 de programme relative à la gestion durable des matières et déchets radioactifs, article L542-1-1 du code de l'environnement., un déchet radioactif est une matière radioactive ne pouvant être réutilisée ou retraitée (dans les conditions techniques et économiques du moment).
Ne sont considérés, au sens juridique, comme « déchets radioactifs » que les seuls déchets ultimes. De ce fait, des substances radioactives déjà utilisées ne sont pas nécessairement considérées comme des déchets, mais peuvent être comptabilisées comme des matières valorisables, quand elles peuvent faire l'objet d'une utilisation industrielle future (par exemple, l'uranium de retraitement, l'uranium appauvri ou le combustible usé).
D'autre part, un déchet n'a légalement le caractère « radioactif » que s'il nécessite des dispositions de contrôle de radioprotection : une substance dont la radioactivité est suffisamment faible peut ne pas entrer dans la catégorie de « déchet radioactif » si sa radioactivité est suffisamment faible, ou suffisamment diluée (par rapport aux critères de la Commission internationale de protection radiologique). Ainsi, d'une manière générale, les rejets d'effluents radioactifs liquides ou gazeux (tritium, carbone 14...) ne sont pas considérés comme des déchets radioactifs si leur activité ne dépasse pas les limites autorisées (variables selon les états et les époques), et est considérée comme suffisamment faible pour qu'aucune mesure de radioprotection ne soit nécessaire. De même, en France, un arrêté (qui a fait l'objet d'un avis défavorable de l'Autorité de sûreté nucléaire) précise les conditions de dérogation pour l'utilisation de rebuts faiblement radioactifs dans la fabrication des produits de grande consommation, les matériaux de construction inclus.
Classification des produits radioactifs thumb|Critères retenus pour la classification des déchets radioactifs en France, et par suite pour leur gestion. Le système de classification des déchets radioactifs ne dépend pas directement de la façon dont sont générés les déchets. Ils sont classés notamment selon les deux critères suivants : le niveau de radioactivité, qui conditionne la dangerosité des produits ; la durée de leur activité radioactive, qui peut être calculée à partir de leur période radioactive et qui définit la durée de nuisance.
La classification suivant l'activité reflète les précautions techniques qu'il est nécessaire de prendre en termes de radioprotection ; l'activité reflétant à la fois l'activité intrinsèque du radionucléide (son activité massique) et son taux de dilution dans le produit considéré. Un déchet est dit : de très faible activité (TFA), si son niveau d'activité est inférieur à cent becquerels par gramme (ordre de grandeur de la radioactivité naturelle) ; de faible activité (FA), si ce niveau est compris entre quelques dizaines de becquerels par gramme et quelques centaines de milliers de becquerels par gramme (dont la teneur en radionucléides est suffisamment faible pour ne pas exiger de protection pendant les opérations normales de manutention et de transportL'immersion de déchets radioactifs dans l'océan: le point sur la question.) ; de moyenne activité (MA), si ce niveau est d'environ un million à un milliard de becquerels par gramme (1 MBq/g à 1 GBq/g) ; de haute activité (HA), si ce niveau est de l'ordre de plusieurs milliards de becquerels par gramme (GBq/g, niveau pour lesquels la puissance spécifique est de l'ordre du watt par kilogramme, d'où la désignation de déchets « chauds »). La « haute activité » n'a pas de limite supérieure, les plus actifs des déchets radioactifs, les produits de fission, peuvent avoir une activité d'une classe encore supérieure, se comptant en térabecquerels par gramme (TBq/g). Ainsi, il y a sensiblement un facteur mille d'une catégorie à l'autre, l'activité se comptant respectivement en kilobecquerels par gramme (FA), mégabecquerels par gramme (MA) et gigabecquerels par gramme (HA).
La radiotoxicité des différents radio-isotopes peut varier sur plusieurs ordres de grandeur, mais se compte typiquement en microsieverts par kilobecquerels. En dehors des éléments très radiotoxiques, il faut donc ingérer des quantités de l'ordre du kilogramme pour conduire à des expositions dépassant le seuil réglementaire du millisievert avec des produits de faible activité (kBq/g), ce qui est généralement irréaliste. Inversement, l'activité de produits à haute activité (HA) est généralement suffisante pour provoquer des brûlures si on y reste trop longtemps exposé.
La classification se fait également sur la base de la période radioactive. Les déchets sont qualifiés de : à vie très courte, si leur période est inférieure à 100 jours (ce qui permet de les gérer par décroissance radioactive pour les traiter après quelques années comme des déchets industriels normaux) ; à vie courte (VC), si leur radioactivité provient essentiellement de radionucléides qui ont une période de moins de 31 ans (ce qui assure leur disparition à une échelle historique de quelques siècles) ; à vie longue (VL), s'ils contiennent une importante quantité de radionucléides dont la période dépasse 31 ans (ce qui impose une gestion du confinement et de la dilution compatible avec des échelles de temps géologiques). D'une manière générale, au bout de dix fois la demi-vie d'un radionucléide, son activité a été divisée par , ce qui le fait passer d'une catégorie d'activité à l'autre. Ainsi, au bout de 310 ans, des déchets « Moyenne activité-vie courte » n'ont plus qu'une activité de type « Faible activité-vie courte » ; et trois siècles supplémentaires les feront passer dans la catégorie « très faible activité ». En revanche, pour des produits contenant du plutonium (demi-vie de ) le passage d'une catégorie à l'autre prend ), ce qui rend irréaliste toute gestion historique de tels déchets.
D'autres critères de classification font intervenir la dangerosité chimique et la nature physico-chimique des déchets. Des radioisotopes seront d'autant plus dangereux qu'ils sont fortement radiotoxiques, qu'ils présentent une toxicité chimique, et qu'ils peuvent passer facilement dans l'environnement (le plus souvent en solution dans l'eau).
Radioactivité naturelle et radioactivité artificielle La radioactivité a été découverte en 1896 par Henri Becquerel, lorsqu'il a constaté l'émission spontanée par l’uranium de rayons invisibles, pénétrants, qui impressionnaient les plaques photographiques et rendaient l'air conducteur. En 1898, Pierre et Marie Curie découvrent dans le minerai d'uranium deux autres corps, dont l'émission est beaucoup plus puissante : le polonium, puis le fameux radium. Ils donnèrent alors à ce phénomène le nom de radioactivité. tous les trois recevront le prix Nobel en 1903.
En 1934, Irène et Frédéric Joliot bombardent une mince plaque d'aluminium avec des α émis par une source de polonium. Ils observent un rayonnement et la formation de phosphore et de silicium. C'est la découverte de radioactivité artificielle, qui leur vaudra également le prix Nobel en 1935. À leur suite, les chercheurs vont irradier les noyaux connus avec des rayonnements divers, et produire un grand nombre de noyaux radioactifs « artificiels ».
Qu'ils soient « naturels » ou « artificiels », les atomes radioactifs émettent les mêmes rayonnements, avec des effets identiques sur les tissus vivants. On s'en protège de la même façon : en gardant ses distances, en limitant la durée d'exposition, ou en interposant un écran approprié.
Gestion des différentes catégories de déchets thumb|Schéma de classification de déchets et de leur gestion selon la durée de vie radioactive et l'intensité de radioactivité.
En France, à partir des critères internationalement reconnus, différents types de déchets ont été définis par l'Autorité de sûreté nucléaire, chacun nécessitant une gestion différente :