Le transport des substances radioactives en France

Les transports de substances radioactives se distinguent par leur grande diversité. Les colis de substances radioactives peuvent peser de quelques centaines de grammes à plus d’une centaine de tonnes et l’activité radiologique de leur contenu peut s’étendre de quelques milliers de becquerels à des milliards de milliards de becquerels pour les colis de combustibles nucléaires irradiés.

Principes de sûreté pour le transport de substances radioactives - La robustesse du colis

La sûreté des transports, comme la sûreté des installations, est fondée sur une approche de défense en profondeur, qui consiste à mettre en œuvre plusieurs niveaux de protection, techniques ou organisationnels, afin de garantir la sûreté du public, des travailleurs et de l’environnement, tant en situation de routine qu’en cas d’incident ou d’accident.

Les colis contenant les substances radioactives doivent assurer les fonctions de sûreté suivantes :

  • assurer une protection contre les rayonnements ionisants émis par ces substances, par exemple au moyen d’un blindage qui atténue grandement ces rayonnements ;
  • empêcher le relâchement ces substances hors du colis, grâce à une enveloppe extérieure et un système de fermeture assurant l’étanchéité du colis ;
  • empêcher l’occurrence d’une réaction nucléaire en chaîne si son contenu est constitué de matières fissiles, notamment en limitant le contenu et en restant étanche (car l’eau facilite le démarrage de ces réactions) ;
  • le cas échéant, assurer la protection contre le dégagement thermique important du contenu, par exemple aux moyens d’ailettes de refroidissement ;
  • le cas échéant, assurer une protection contre les risques chimiques présentés par le contenu.

Un accident de transport pouvant a priori survenir n’importe où, donc potentiellement loin des services de secours spécialisés, le colis doit par lui-même apporter une protection suffisante pour limiter les conséquences d’un accident. Le premier niveau de protection de la défense en profondeur est donc la robustesse du colis, qui doit permettre d’assurer un maintien des fonctions de sûreté, y compris en cas d’accident sévère si les enjeux de sûreté l’exigent.

La réglementation définit donc des épreuves, qui simulent des incidents ou des accidents, à l’issue desquelles le colis doit maintenir ses fonctions de sûreté. La sévérité des épreuves réglementaires est proportionnée au danger potentiel du contenu transporté. Cinq grandes familles de colis sont ainsi définies : colis « exceptés », colis « de type industriel », colis « de type A », colis « de type B », colis « de type C ». Ces familles sont déterminées en fonction des caractéristiques de la matière transportée comme l’activité radiologique totale, l’activité spécifique (qui correspond au caractère plus ou moins concentré de la matière), sa forme physico-chimique. De plus, des exigences supplémentaires s’appliquent aux colis transportant de l’hexafluorure d’uranium ou des matières fissiles, du fait des risques spécifiques présentés par ces substances.

Les colis exceptés

Les colis exceptés permettent de transporter des quantités très faibles de substances radioactives, comme les produits radio-pharmaceutiques de très faible activité. Du fait des enjeux de sûreté très faibles, ces colis ne sont soumis à aucune épreuve de qualification. Ils doivent toutefois respecter un certain nombre de spécifications générales, notamment relatives à la radioprotection, pour garantir que l’irradiation autour des colis exceptés reste très faible (moins de 5 µSv/h).

Du fait de leurs enjeux très faibles, les colis exceptés ne font pas l’objet d’un agrément par l’ASN.

Les colis de type A et les colis industriels non fissiles
Ensemble de colis de type A

Les colis de type A permettent, par exemple, de transporter des radionucléides à usage médical couramment utilisés dans les services de médecine nucléaire, comme les générateurs de technétium. L’activité totale pouvant être contenue dans un colis de type A est limitée par la réglementation.

Les colis de type A doivent être conçus pour résister aux aléas pouvant être rencontrés lors du transport ou des opérations de manutention ou d’entreposage (petits chocs, empilement des colis, chute d’un objet perforant sur le colis, exposition à la pluie). Ces situations sont simulées par les épreuves suivantes :

  • exposition à un orage important (hauteur de précipitation de 5 cm par heure pendant au moins une heure) ;
  • chute sur une surface indéformable d’une hauteur variable selon la masse du colis (entre 0,30 et 1,20 m) ;
  • compression équivalente à 5 fois la masse du colis ;
  • pénétration d’une barre standard par chute d’une hauteur de 1 m sur le colis.

Des épreuves supplémentaires sont nécessaires si le colis contient des substances radioactives sous forme liquide ou gazeuse.

Les colis industriels permettent de transporter de la matière avec une faible concentration d’activité ou des objets ayant une contamination surfacique limitée. Les matières uranifères extraites à l’étranger de mines d’uranium sont, par exemple, acheminées en France à l’aide de fûts industriels de 200 litres chargés dans des colis industriels. Trois sous-catégories de colis industriels existent en fonction de la dangerosité du contenu. Selon leur sous-catégorie, les colis industriels sont soumis aux mêmes épreuves que les colis de type A, à une partie d’entre elles ou seulement aux dispositions générales applicables aux colis exceptés.

Du fait de leurs enjeux limités, les colis industriels et de type A ne font pas l’objet d’un agrément par l’ASN : la conception et la réalisation des épreuves relèvent de la responsabilité du fabricant. Ces colis et leurs dossiers de démonstration de sûreté peuvent être contrôlés par l’ASN lors d’inspections.

Les colis de type B et les colis fissiles

Les colis de type B sont les colis permettant de transporter les substances les plus radioactives, comme par exemple les combustibles usés provenant des centrales nucléaires et les déchets nucléaires vitrifiés de haute activité provenant de l’usine de retraitement de La Hague. Les appareils de gammagraphie, utilisés notamment pour le contrôle des soudures, relèvent également de la catégorie des colis de type B.

Les colis contenant des matières fissiles sont des colis de type industriel, A ou B qui sont de plus conçus pour transporter des matières contenant de l’uranium 235 ou du plutonium et présentant de ce fait un risque de démarrage d’une réaction nucléaire en chaîne incontrôlée (risque de criticité). Il s’agit essentiellement de colis utilisés par l’industrie nucléaire.

Essai de chute sur poinçon d’une maquette d’emballage DN30 de Daher-NCS

Compte-tenu du niveau de risque élevé présenté par les colis de type B et les colis contenant des matières fissiles, la réglementation impose qu’ils subissent des épreuves simulant des conditions accidentelles sévères :

  • une épreuve de chute de 9 m de haut sur une cible indéformable. Le fait que la cible soit indéformable signifie que toute l’énergie de la chute est absorbée par le colis, ce qui est très pénalisant. En effet, si un colis lourd chute lors d’un transport, le sol se déformera et absorbera donc une partie de l’énergie. Ainsi, une chute sur une cible indéformable de 9 m peut donc correspondre à une chute d’une hauteur nettement plus élevée sur un sol qui se déformera.
  • Cette épreuve permet également de simuler le cas où le véhicule percuterait un obstacle. Lors de la chute libre de 9 m, le colis arrive à environ 50 km/h sur la cible. Cependant, cela correspond à un choc réel à plus grande vitesse car, dans la réalité, le véhicule et l’obstacle absorberaient tous deux une partie de l’énergie.
  • une épreuve de poinçonnement : le colis est lâché depuis 1 m de hauteur sur un poinçon métallique. Le but est de simuler l’agression du colis par des objets perforants (par exemple des débris arrachés au véhicule lors d’un accident).
  • une épreuve d’incendie de 800 °C pendant 30 min. Cette épreuve simule le fait que le véhicule puisse prendre feu après un accident.

une épreuve d’immersion sous 15 m d’eau pendant 8 heures. Cette épreuve permet de tester la résistance à la pression, pour le cas où le colis tomberait dans de l’eau (dans un fleuve en bord de route ou dans un port lors du déchargement d’un navire). Certains colis de type B doivent de plus subir une épreuve poussée d’immersion (sous 200 m d’eau pendant une heure). 

Les trois premières épreuves (chute, poinçonnement et incendie) doivent être réalisées successivement sur le même spécimen de colis. Elles doivent être réalisées dans la configuration la plus pénalisante (orientation du colis, température extérieure, position du contenu, etc.). Cet enchaînement d’un choc sévère suivi d’une agression par un outil perforant puis d’un incendie violent vise à couvrir un accident du type collision violente avec un camion-citerne d’essence. Ces épreuves sont sévères et permettent donc de couvrir la majorité des accidents envisageables.

Diverses études ont parfois été réalisées pour étudier des agressions différentes de celles retenues pour les épreuves réglementaire (par exemple modélisation d’une chute de 25 m sur du béton, expérience avec collision d’un train à 160 km/h sur un colis, etc.). Elles confirment que la chute de 9 m sur cible indéformable est plus sévère que les chutes et collisions étudiées.

Le critère de réussite de chaque épreuve dépend du type de colis considéré :

  • les risques présentés par un colis de type B sont liés à l’activité importante de son contenu. Le critère de succès pour un colis de type B est donc que ses fonctions de confinement de la matière radioactive et de protection radiologique soient maintenues à l’issue des épreuves.
  • pour un colis contenant des matières fissiles, le risque est le démarrage d’une réaction nucléaire en chaîne incontrôlée. Pour ce type de colis, le critère de succès est donc l’absence de démarrage d’une telle réaction à l’issue des épreuves.

Si un colis relève des deux catégories, il devra respecter les deux types de critères.

Colis TN 81, de type B fissile, servant au transport des déchets vitrifiés
Colis TN 81, de type B fissile, servant au transport des déchets vitrifiés

L’activité du contenu d’un colis de type B n’est pas limitée par la réglementation. Cependant, plus cette activité est élevée, plus le colis doit être résistant pour réussir les épreuves car les critères de succès correspondent à des limites chiffrées, en valeurs absolues, sur le débit de dose et l’activité relâchée. Ainsi, plus l’activité du contenu est élevée, plus les protections mécaniques, thermiques et radiologiques du colis doivent être efficaces pour respecter ces critères.

Les modèles de colis de type B et ceux contenant des matières fissiles doivent recevoir un agrément de l’ASN, ou d’une autorité compétente étrangère, pour être autorisés à circuler. Pour obtenir cet agrément, le concepteur du modèle de colis doit démontrer dans le dossier de sûreté la résistance aux épreuves mentionnées ci-dessous. Cette démonstration est habituellement apportée au moyen d’épreuves réalisées sur une maquette représentant le colis, de modélisations/calculs numériques.

Les colis contenant de l’hexafluorure d’uranium
Chargement de colis UX-30 contenant de l’UF6 enrichi sur un navire
Chargement de colis UX-30 contenant de l’UF6 enrichi sur un navire

L’hexafluorure d’uranium, ou UF6, est utilisé dans le cycle du combustible. C’est sous cette forme que l’uranium est enrichi. On trouve donc de l’UF6 naturel (i.e. formé à partir d’uranium naturel), enrichi (i.e. avec une composition isotopique enrichie en U 235) ou appauvri. L’UF6 enrichi est fissile et les colis en contenant sont donc également soumis aux prescriptions présentées ci-dessus.

Outre les dangers présentés du fait de sa radioactivité, voire de son caractère fissile, l’UF6 présente aussi un fort risque chimique. La réglementation prévoit donc des prescriptions particulières pour les colis d’UF6. Ils doivent satisfaire aux dispositions de la norme ISO 7195, qui régit la conception, la fabrication et l’utilisation des colis. Ces colis sont aussi soumis à trois épreuves :

  • une épreuve de chute libre entre 0,3 m et 1,2 m (selon la masse) sur cible indéformable ;
  • une épreuve thermique, avec un feu de 800 °C durant 30 min ;
  • une épreuve de tenue hydrostatique à 27,6 bars.

L’UF6 est transporté dans des cylindres métalliques. Dans le cas de l’UF6 enrichi, ce cylindre est transporté dans un suremballage dit « coque de protection », qui fournit la protection additionnelle nécessaire pour résister aux épreuves applicables aux colis contenant des matières fissiles. Les colis contenant de l’UF6 doivent également obtenir un agrément de l’ASN, ou d’une autorité compétente étrangère, pour être autorisés à circuler.

Les colis de type C

Les colis de type C sont destinés à transporter des substances hautement radioactives par voie aérienne. À ce jour, il n’existe en France aucun agrément pour des colis de type C à usage civil.

Répartition des colis transportés par type [1]

Tableau Voir le tableau

 

Type de colis

Part approximative des colis transportés annuellement

Colis agréés par l’ASN

Colis de type B, colis contenant des matières fissiles et colis contenant de l’UF6

2 %

Colis non soumis à l’agrément de l’ASN

Colis de type A ne contenant pas de substances radioactives fissiles

32 %

Colis industriels ne contenant pas de substances radioactives fissiles

8 %

Colis exceptés

58 %

[1] Chiffres issus de l’enquête de l’ASN réalisée en 2011

Date de la dernière mise à jour : 03/07/2017