thumb|Site de stockage des déchets nucléaires de l’incident de Fukushima thumb|barils de déchets radioactifs avant leurs chargement sur un cargo thumb|Élimination des déchets radioactifs de classe A à Clive, Utah thumb|Dome Runit 001 (site de stockage de sols radioactifs)
La gestion des déchets radioactifs regroupe la collecte, le négoce, le transport, le , la réutilisation et l'élimination des déchets qui, du fait de leur radioactivité, nécessitent des mesures de radioprotection particulières. Ils sont issus de l'industrie nucléaire qui utilise et produit des matières radioactives dans les différentes étapes du cycle du combustible nucléaire, 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.) et d’usages militaires (fabrication d'armes atomiques en particulier).
Procédés Séparation et traitement
Le combustible usé des centrale nucléaires contient d'une part des matières valorisables (plutonium et/ou uranium) susceptibles de fournir de l'énergie dans certains réacteurs (au MOX par exemple), après un traitement physico-chimique de séparation et un tri. D'autre part les déchets radioactifs non valorisables (déchet ultimes), les déchets contiennent notamment des produits de fission et des actinides mineurs. Le recyclage et stockage de ces produits fait l'objet de recherches.
La première étape du traitement du combustible usé des centrales nucléaires consiste donc à séparer les déchets à proprement dits des matières valorisables. Une fois la séparation opérée, les déchets font l'objet d'un conditionnement adapté à leur nature, afin de les stabiliser (pour les rendre non dispersables). Pour les déchets de haute activité (solution de produits de fission), ce conditionnement est par exemple la vitrification au sein d'une matrice inerte coulée dans un fût en inox. Les déchets de moyenne activité (coques et embouts) peuvent être compactés (afin de réduire leur volume) puis placés dans des fûts métalliques. Les déchets du procédé de séparation en lui-même peuvent faire l'objet d'évacuation sous forme d'effluents liquides ou gazeux ou de conditionnement en attente pour stockage (compactage, cimentation, bituminage...). thumb|Coupe d'un fût de déchets radioactifs vitrifiés (fac-similé au de Munich).
Entreposage
thumb|upright=1.2|Barrils de terre contaminée lors de l'accident nucléaire de Palomares, en attente de transport vers les États-Unis. vignette|Entreposage de déchets radioactifs dans l'eau.
L'entreposage des déchets radioactifs est l'opération qui consiste à les placer temporairement dans une installation aménagée à cet effet pour permettre une mise en attente, un regroupement, un suivi ou une observation. Il se justifie notamment pour les déchets dont les filières associées sont en cours d’étude. Des entreposages industriels existent d’ores et déjà sur les sites nucléaires.
La conception des installations d’entreposage doit allier robustesse et simplicité et respecter les principes de sûreté et de radioprotection habituellement mis en œuvre pour les installations nucléaires. L’entreposage étant par définition provisoire, il faut prévoir la surveillance de l’intégrité des colis afin qu’ils puissent être repris dans des conditions simples et sûresIRSN: La gestion des déchets radioactifs.
Stockage On peut distinguer un stockage de court ou moyen-terme en « piscine » (ou autre lieu du stockage), du stockage définitif de long terme (qui correspond à une mise en décharge, mais qui doit être réversible selon certaines stratégies ou législations). Ces législations ou stratégies peuvent évoluer. Aux États-Unis, le projet de stockage dans les couches de roches volcaniques de Yucca Mountain dans le Nevada, a provisoirement été gelé en 2009 par le président Barack Obama, juste avant son ouverture programmée, pendant qu'en Allemagne, notamment en raison de problèmes techniques, le stockage dans la mine de sel de Gorleben a été gelé.
Stockage en surface
Dans le passé des déchets faiblement ou moyennement radioactifs ont été utilisés comme matériaux de remblai, légalement ou non. Cela se pratique encore couramment pour les résidus miniers très faiblement radioactifs.
Le stockage en surface de déchets moyennement à hautement radioactif est en général et de plus en plus considéré comme un stockage temporaire, mais des incertitudes existent sur la sécurité des stockages souterrains (avec difficultés avérées dans les mines de sel en Allemagne). Il peut faire suite à un accident, comme à Tchernobyl, dans le cadre du sous-projet « stockage de déchets » (Initiative Franco-Allemande pour Tchernobyl dite IFAT).
Le stockage en surface permet de mieux surveiller l'évolution des déchets et l'éventuelle dégradation de leurs contenants. Des études se poursuivent sur les risques à court, moyen et long terme des deux types de stockages, ainsi que sur la caractérisation radiologique des sites, et évaluation de leur impact sur l’environnement et les populations. Il s'agit notamment de mieux comprendre et mesurer la dissémination de radionucléides dans l’environnement (dégradation/porosité des bétons ou aciers, interactions avec les eaux de lixiviation et les roches-hôtes, évolution de la capacité de rétention des milieux, risque sismique ou de tsunami, etc.). Pour les études à long terme, on peut s'inspirer de données provenant de l'étude de site naturels comme celui de Maqarin en Jordanie considéré par certains géologues comme un Déchets radioactifs et stockages de surface , IRSN (consulté le ).. Stockage à faible profondeur Le stockage à faible profondeur, selon Benjamin Dessus et Bernard Laponche, consiste à entreposer les combustibles irradiés des centrales sans aucun retraitement dans des galeries creusées à faible profondeur (une cinquantaine de mètres environ) en attendant qu'une solution technique ait été trouvée pour les rendre moins nocifsSite de l'association Global Chance, 13 septembre 2017.. C'est la solution préconisée en France par plusieurs associations et ONG écologistes tels que Global Chance ou Greenpeace et une pétition en sa faveur lancée en par l'ancien maire RPR de Verdun Arsène Lux a recueilli presque « Bure : la pétition d'Arsène Lux explose sur le net ! », L'Est républicain], février 2018.. La poursuite des études à ce sujet comme alternative éventuelle au stockage à grande profondeur a d'ailleurs été demandée en France par la députée Barbara Pompili lors des travaux de la commission parlementaire d'enquête sur la sûreté et la sécurité des installations nucléaires en 2018Assemblée nationale, 5 juillet 2018. Devenue ministre, cependant, elle n’a plus mis l’accent sur cette alternative (réunion du comité de haut-niveau sur Cigéo le 16 mars 2021).. En revanche la Commission nationale d'évaluationRapport , juin 2018, §1.10.1 et rapport , juin 2019, § 2.5, : « Au stade actuel des connaissances, l’ampleur des développements requis au plan scientifique, technologique et industriel est telle qu’il n’est pas réaliste de fixer une quelconque échéance pour une éventuelle mise en œuvre industrielle de cette approche ». et l'Autorité de sûreté nucléaireSelon l'ASN, un entreposage à faible profondeur ne présente pas d'avantage déterminant par rapport à l’entreposage en surface et les perspectives de transmutation à l'échelle industrielle de déchets radioactifs déjà conditionnés ne sont pas crédibles (Avis sur la gestion des déchets de haute activité et de moyenne activité à vie longue, site de l’ASN, 14 décembre 2020). doutent explicitement de la faisabilité à terme de cette solution, qui est également combattue par de nombreux écologistesStéphane Lhomme, par exemple, qualifie Gérard Mourou de « plaisantin » pour avoir annoncé des recherches visant à « régler à grands coups de rayons lasers [...] la question insoluble des déchets radioactifs » car « ce qui est (et encore : peut-être) possible en laboratoire, sur une quantité infime et à très grands frais, est probablement impossible techniquement et assurément totalement ruineux si l’on veut s’attaquer aux quantités industrielles de déchets radioactifs produits par l’industrie de l’atome » (« Thorium, Déchets radioactifs, Fusion nucléaire : canulards et fake news », Observatoire du nucléaire, ).. Par ailleurs, une contre-expertise indépendante menée en France sur l’évaluation socio-économique de Cigéo montre que cela n’est économiquement viable que dans l’hypothèse où la croissance économique se poursuit et où ni la société ni les institutions ne subissent de catastrophe majeure, ce pendant plusieurs millénaires. Dès qu’on envisage en revanche l’éventualité d’un événement chaotique ou d’une stagnation économique durable, la solution du stockage géologique profond apparaît, grâce à sa capacité de protéger de façon passive les générations futures en cas de décroissance, la plus cohérente en termes économiquesContre-expertise commandée par le Secrétariat général pour l'investissement (SGPI) sur l’évaluation socio-économique de Cigéo, voir : Guillaume Guichard, « Stockage des déchets nucléaires : le scénario du chaos, l’argument clé en faveur de Cigéo », Le Figaro, 15 septembre 2021.. Dans les pays où la piste du stockage à faible profondeur a été étudiée, elle a été soit écartée, par exemple au Royaume-Uni, soit envisagée en complément ou en attente d’autres solutions, par exemple en Suisse, en Suède, en Finlande et au CanadaPanorama international des recherches sur les alternatives au stockage géologique des déchets HA-VL et MA-VL, IRSN, 2019, ..
Stockage à grande profondeur
thumb|right|200px|Schéma illustrant le principe de stockage du projet Yucca Mountain. thumb|right|200px|Techniciens déposant des déchets contenant des transuraniens dans une unité pilote près de Carlsbad au Nouveau-Mexique. Une des solutions actuellement étudiées pour gérer à long terme les déchets de haute activité et à vie longue, les produits de fission (PF) et les actinides mineurs (AMin), consiste à les stocker à grande profondeur (300 à ) dans des galeries creusées dans une couche géologique stable, dense et aussi étanche que possible (le granit, le tuf volcanique ou l'argile, comme cela est envisagé en France). La vitrification permet d'assurer le confinement des matières durant , mais de toute façon ce confinement « artificiel » (assuré par les conteneurs) n'est pas la seule barrière prise en compte puisque c'est la roche choisie qui assure une durée suffisante de protection du milieu.
Immersion
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L’immersion consiste à immerger en pleine mer des déchets nucléaires. Cette pratique connaît ses débuts en lorsque les États-Unis procèdent à la première immersion de déchets radioactifs et elle se poursuivra jusqu'en 1993 ou les signataires de la convention de Londres l'interdiront.
Évacuation spatiale
L'envoi des déchets radioactifs de type C (déchets de haute activité et à vie longue), c'est-à-dire les produits de fission (PF) et les actinides mineurs (AMin), dans l'espace (vers le Soleil a priori) est une possibilité quelquefois évoquée pour les éliminer de la biosphère.
En 1980, la NASA a confié à Boeing l'étude d'un projet d'envoi de déchets nucléaires dans l'espace interplanétaire.. Cette solution reste assez théorique pour les raisons suivantes : elle ne pourrait concerner que les PF et les AMin ; le prix était un obstacle majeur : le lancement d'une fusée Ariane 5 coûte d'euros ; Cependant le Starship devrait abaisser le coût à par kilogramme en orbite. En comparaison, le coût pour gérer les déchets nucléaires aux États-Unis varie de à pour le stockage provisoire, et de à pour le stockage permanent, selon les estimations disponibles.