​Dans la région de Fukushima, environ 22 millions de mètres cube de terre contaminés par la radioactivité ont été retirés de la surface des sols après l’accident de la centrale nucléaire dans le but de restaurer au plus vite l’accessibilité de la zone à ses habitants. Cette terre est entreposée dans de grands sacs appelés ‘big bags’ sur plusieurs sites dédiés. Les autorités japonaises cherchent les meilleures technologies pour supprimer ou réduire la présence d’éléments radioactifs dans les terres. Il s’agit de réduire le volume de ces déchets en concentrant la radioactivité essentiellement due au césium dans un faible volume et récupérer la partie décontaminée. La particularité du procédé proposé par le CEA, Orano et Veolia est de séparer directement les particules de terres contaminées par le césium radioactif des particules très peu ou pas contaminées.

Des technologies pour remédier à une pollution accidentelle

En France, les acteurs de ce projet, baptisé Demeterres (1), développent, depuis 2013, plusieurs technologies inédites de remédiation des sols et des effluents contaminés. Ces technologies, fondées sur des procédés biologiques ou physico-chimiques ont pour but de décontaminer les sols en utilisant des méthodes « éco-compatibles » en vue de les réhabiliter pour restaurer leur usage.

Une campagne d’essais réels au Japon

L’un des procédés physico-chimiques développés dans le cadre de ce projet par le CEA, Orano et Veolia, désigné « mousse de flottation », a été testé au Japon dans la semaine du 13 au 17 novembre 2017. Il consiste à faire mousser une suspension de terre dans une colonne de flottation. La terre contaminée est préalablement mise en suspension dans l’eau avec un produit moussant. Le mélange est injecté dans une colonne verticale dans laquelle on injecte ensuite des bulles d’air. Les particules d’argile chargées en césium sont entrainées à la surface par les bulles et forment une mousse qui s’accumule et est aspirée en tête de colonne. On récupère donc :

• d’une part, dans la partie « mousse » en haut de la colonne, les fines particules contenant une forte proportion de la radioactivité,
• d’autre part, en pied de colonne, la terre débarrassée des fines particules, donc d’une grande partie de la radioactivité.
  

 
Les essais de flottation, menés par les équipes CEA/Orano/Veolia françaises au Japon en novembre 2017 ont permis d’atteindre les objectifs fixés sur deux big bags. Il a été possible de récupérer 70 à 85 % de la masse initiale de terre dans laquelle il ne reste que 33 % à 50 % de la quantité de radioactivité initiale.
Cette terre a un niveau de radioactivité conforme au seuil de 8 kBq/kg fixé par la réglementation japonaise en vue d’une possible revalorisation.
Pour améliorer encore le rendement d’extraction du césium, des optimisations de la préparation de la terre (séchage, émiettage, prétamisage et dispersion dans l’eau) ont été proposées.
 

Perspectives

Si la technologie présentée est sélectionnée par les autorités japonaises, l’étape suivante consistera à la développer à plus grande échelle afin qu’elle puisse être mise en œuvre dans les communes japonaises hébergeant des centres de stockage.
Ce procédé a fait l’objet d’un brevet CEA exploité au niveau « pilote pré-industriel» par Orano et Veolia.
 

Du pilote à la démonstration in situ

• 2016 : premier pilote en colonne (de 2 m de hauteur, 20 cm de diamètre) est testé en France, au CEA Marcoule, sur différentes terres non contaminées. Les paramètres : débit d’air, agent moussant, temps de résidence… ont été optimisés pour extraire un maximum de particules d’argile. Ces essais ont permis de recueillir des données utiles sur le fonctionnement du procédé.
• Avril 2017 : la technologie est proposée, via une filiale japonaise d’Orano (Anadec), dans le cadre de l’appel à projets « Démonstration de nouvelles techniques de décontamination » du Ministry of Environment (MoE) japonais.
• Juillet 2017 : la technologie est sélectionnée pour démonstration in situ, par les autorités japonaises, tout comme neuf autres technologies (sur 19 projets présentés). Ces démonstrations de technologies innovantes sont fondées sur des essais de fonctionnement de courte durée en environnement réel. Ils permettent, pour les acteurs locaux, d’enrichir l’éventail de possibilités pour décontaminer les sols.
• Novembre 2017 : les essais de démonstration en présence de représentants du MoE ont été réalisés avec succès, du 13 au 17 novembre 2017, sur la commune d’Okuma qui héberge des centres de stockage de big-bags contenant des sols contaminés. Sur la plupart des terres testées, 70 à 80 % des fines particules préalablement libérées par l’agitation dans l’eau ont bien été séparées par flottation permettant la concentration volumique de la radioactivité d’un facteur 3 à 7.