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Rapport Technique NTB 80-03

Étude conceptuelle pour le stockage souterrain définitif de déchets radioactifs d'ont la toxicité est de courte durée ou restreinte

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Les déchets radioactifs dont la toxicité est de courte durée ou restreinte sont ceux qui contiennent en majorité des radioisotopes de vie moyenne relativement courte ou bien, mais en très faible quantité, des radioisotopes dont la vie moyenne est plus longue, ou bien encore des radioisotopes à faible potentiel de danger. L'aménagement de stockage conçu pour recevoir ces déchets est dit dépôt de type A. Il comporte uniquement des barrières techniques visitables et réparables ou garanties pour une durée de 100 ans après remplissage (période de surveillance). Il sera ensuite fermé par un bouchon de béton, par exemple, et pourra être abandonné devenant alors un dépôt définitif. L'isolation des déchets ainsi obtenue assurera que le danger potentiel résiduel, toujours décroissant, soit définitivement écarté.

De mai 1979 à avril 1980 deux études ont été consacrées aux dépôts de type A: analyse des systèmes puis examen plus détaillé d'une variante de disposition retenue. Le présent rapport constitue une synthèse de ces études rédigée en vue d'une plus large diffusion.

L'étude de le rapport sont articulés selon trois phases principales:
Phase I:    Analyse des systèmes
Phase II:   Analyse des variantes
Phase III:  Etude d'une variante de référence

Phase I: Analyse des systèmes
Cette phase consiste à recenser les données – tout particulièrement celles relatives aux déchets à stocker et au site – et à examiner les paramètres principaux intervenant dans la conception de l'aménagement.

Sur la base d'informations fournies par la CEDRA, un inventaire général des déchets radioactifs a permis d'évaluer leurs formes et leurs quantités.

Les déchets considérés proviennent:

  • de la recherche, la médecine et l'industrie
  • de l'exploitation de 8 centrales nucléaires (programme admis représentant 6 MWe)
  • du démantèlement des ces centrales au terme de leur vie

A la livraison au dépôt les déchets se présentent soit en fûts (type A ou B) soit, pour les déchets encombrants, sous la forme de vrac conditionné (pièces d'équipement confinées).

En totalisant les volumes unitaires des divers déchets produits jusqu'en 2030 environ, on obtient un vlume total de 100'000 m3 environ qui se subdivise selon la forme des déchets en:

  • 40'000 m3    de déchets conditionnés en fûts
  • 60'000 m3    de déchets sous la forme de vrac conditionné

Ou encore, en subdivisant selon la provenance en:

  • 10'000 m3    de déchets conditionnés provenant de la recherche, la médecine, l'industrie et l'exploitation des 8 centrales nucléaires
  • 90'000 m3    de déchets conditionnés provenant des démantèlements

L'aménagement est étudié sur un site type, non localisé géographiquement. On a retenu une implantation souterraine sous une couverture de 200 m dans un massif de rocher du type Malm. Le Malm peut se présenter en bancs d'épaisseur importante, il se prête assez bien au creusement de galeries et ne constitue pas une roche très étanche.

Il est apparu que les param`tres principaux entrant dans la conceptin du dépôt sont:

  • la forme et la disposition des cavernes ou des puits
  • le poids des unités manutentionnées
  • les caractéristiques des barrières

Pur se qui est des formes et dispositions des cavités de stockage, on retient les solutions types suivantes:

  • longue caverne horizontale unique, étroite (11 m de largeur) désignée par galerie
  • cavernes multiples basses (10 m de hauteur) et larges (20 m)
  • cavernes mutiples hautes (20 m de hauteur) et moyennement larges (15 m)
  • grands puits (diamètre D = 40 m, hauteur H = 60 m)
  • puits moyens (D = 40 m, H = 45 m)
  • petits puits (D = 30 m, H = 35 m)

Pur ce qui est de unités de manutention, 3 types très différents sont admis: 5 t, 50 t, 250 t. Les déchets livrés au dépôt étant en principe constitués d'éléments de poids limité à 2 t, les unités de 50 t et de 250 t nécessitent l'utilisation de conteneurs.

Pur ce qui est des barrières, il est constaté que les déchets sont livrés au dépôt sous forme conditionnée ou confinée, c'est-à-dire, munis de barrières efficaces. Une barrière supplémentaire, dite barrière du dépôt, est en mesure d'assurer le confinement général à condition qu'elle soit visitable et réparable ou garantie pour la période requise de surveillance.

Trois types de barrières du dépôt sont ainsi proposés:

  • revêtement intérieur des conteneurs par une tôle d'acier
  • grandes cuves en béton armé réalisées dans les cavernes ou les puits revêtues d'une peau étanche et reposant sur un plancher rendu étanche par une tôle d'acier
  • parois de cavernes ou puits revêtues elles-mêmes d'une étanchéité

Toutes les variantes engendrées par les combinaisons possibles des divers paramètres sont alors examinées en rapport avec les possibilités de réalisation et le niveau de sécurité évalué et également en rapport les unes avec les autres.

Huit variantes sur un total de 33 sonst alors retenues et constituent les variantes préliminaires.

Phase II: Analyse des variantes préliminaires
Dans cette phase, les variantes préliminaires sont projetées plus en détail, évaluées puis comparées.

Chacune des variantes fail l'objet d'un examen dans ses dispositions constructives et dans les processus de manutention qui lui sont propres. Des critères de comparaison sont définis: sécurité de confinement (en regard des accidents possibles), exposition du personnel aux radiations, potentiel d'adaptation aux conditions géologiques et à l'évolution des principes de stockage coûts.

L'analyse comparative a conduit à retenir des v ariantes des types 2, 5 ou 8.
Il en résulte les variantes de référence suivantes:

  • puits moyens avec cuve et petites unités de déchets
  • cavernes basses avec cure et petites unités de déchets
  • cavernes hautes avec cuves étanches et conteneurs

Parmi ces variantes, c'est une solution du type variante No. 8 qui a été retenue pour une étude plus détaillée, sans qu'on en puisse déduire que cette variante puisse être préférée aux autres.

Phase III: Etude d'une variante de références
La variante retenue pour étude prévoit que les déchets, avant leur mise en place définitive, sont enformés dans des conteneurs en béton de 50 t de poids total. Cette opération se déroule au dépôt même ou, éventuellement, sur les chantiers de démantèlement. Le stockage des conteneurs s'effectue dans des cuves étanches de grandes dimensions construites dans des cavernes hautes.

Des dispositions d'ensemble sont définies. D'une façon générale, ou trouve un bâtiment de service à l'extérieur, une galerie d'accès et de part et d'autre de celle-ci douze cuves situées deux par deux dans six cavernes disposées transversalement à la galerie.

La délimitation des zones contrôlées est sommariement esquissée et une analyse de la pérennité des ouvrages permet d'inventorier les dispositions complémentaires ou les modifications de conception qui seraient apportées au projet pour surmonter les difficultés constructives qui pourraient être rencontrées.

La barrière du dépôt est prévue sous la forme:

  • d'une tôle d'acier avec dispositif ce contrôle sous la cuve
  • d'une peau de PVC sur les 5 autres faces de la cuve

Des variantes peuvent être imaginées.

Des dispositions générales sonst proposées pour les différents contrôles:

  • de la barrière du dépôt
  • du circuit des personnes et des choses
  • des eaux
  • de lâir rejeté

La description puis l'analyse de la manutention permettent d'évaluer la capacité générale des installations. Celle-ci varie suivant le type de déchet. Pour une journée de travails de 9 heures, elle est de 3 à 6 conteneurs selon le type de déchets.

L'irradiation du personnel atteint des valeurs basses grâce à l'emploi des conteneurs et une automatisation relativement poussée. La dose collective annuelle pour une campagne de stockage (définie plus loin) varie de 3 à 7 rem suivant le type de déchet et le déroulement des opérations. La dose individuelle reste inférieure à 1 rem/an.

On a simulé le fonctionnement général des installations en prenant en compte la production des déchets et les opérations de stockage intermédiaire sur les sites des centrales nucléaires. Les campagnes de stockage pour les déchets ne provenant pas du démantèlement se déroulent tous les 7 ans environ, sur une période de 3 à 6 mois au moins.

Les campagnes correspondant aux démantèlements se superposent aux précédentes et ou peut évaluer que 19 années seront utilisées partiellement ou en plein pour les stockages durant les 50 ans qui précéderont le remplissage total du dépôt. Le schéma est compatible avec une réalisation par étapes du dépôt; trois étapes de travaux sont prévues:

  • la première implique la construction du bâtiment de service et de 4 cuves
  • la seconde permet de réaliser 4 nouvelles cuves
  • et la troisième les 4 dernières cuves

Le montant total des dépenses, évalué sur la base des connaissances et des prix actuels, s'élève à Fr. 200 millions. Il comprend le coût des travaux et des équipements ainsi que les frais, d'exploitations et de maintenance des installations jusqu'à la fin de la période d'exploitation.

Les ouvrages souterrains, de construction massive et robuste, présentent une sécurité intrinsèque élevée.

La fiabilité du confinement des déchets n'est guère affectée par les accidents d'exploitation ou ceux résultant de faibles perturbations du massif rocheux, sans augmentation importante des venues d'eau.

L'implantation du dépôt dans un rocher de qualité moyenne et à un endroit où des venues, d'eau importantes sont difficilement concevables, doit permettre de retenir comme très peu probables les accidents pouvant entraîner la contamination radioactive, de toute façon faible, de quantités d'eau importantes dépassant la capacité de traitement des installations du dépôt.

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