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Technical Report NTB 02-06

Project Opalinus Clay: Models, Codes and Data for Safety Assessment Demonstration of disposal feasibility for spent fuel, vitrified high-level waste and long-lived intermediate-level waste (Entsorgungsnachweis)

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Dans ce rapport, le lecteur trouvera l'information lui permettant, s'il le souhaite, de procéder à une vérification indépendante des résultats obtenus pour l'analyse des "situations" (en anglais assessment cases, littéralement "cas sur lesquels porte l'évaluation" ) présentées dans le rapport sur la sûreté radiologique à long terme (Safety Report ou Rapport de sûreté, Nagra 2002c), rédigé dans le cadre du projet Entsorgungsnachweis sur la démonstration de la faisabilité du stockage géologique. Le présent rapport décrit également les modèles conceptuels et les codes correspondants utilisés dans le cadre de l'analyse de la sûreté pour évaluer les différentes "situations" dans le champ proche, la géosphère et la biosphère. Il justifie le choix de ces codes et modèles, et présente les éléments et procédures opérationnels mis en oeuvre pour gérer l'important volume de calculs nécessaires. En revanche, ce rapport ne traite ni des modèles et codes utilisés pour déduire les paramètres pour le champ proche, la géosphère et la biosphère, ni de ceux sur lesquels reposent les hypothèses de modélisation – tels que par exemple les modèles concernant la circulation des eaux souterraines, les modèles mécanistiques de sorption, les modèles concernant l'évolution de la température, la dissolution des déchets, etc., qui sont présentés dans les rapports annexes du projet Entsorgungsnachweis.

Une "situation" est caractérisée par (a) la conceptualisation spécifique d'événements et de processus particuliers (en anglais Features, Events and Processes ou FEP) relatifs au comportement des radionucléides dans le système de dépôt, et (b) par les paramètres utilisés pour quantifier ces FEP. L'analyse de la sûreté prend en compte, outre la Situation de référence (en anglais Reference Case), une large gamme de situations qui permettent de montrer dans quelle mesure la sûreté à long terme du dépôt peut être affectée par différents FEP potentiellement néfastes, ou encore par les incertitudes qui subsistent. Le Rapport de sûreté comprend la définition des différentes situations, le détail des raisonnements et les résultats de l'analyse.

Dans l'analyse de la sûreté pour le projet Entsorgungsnachweis, les situations sont réparties en plusieurs catégories, selon le type de question ou d'incertitude abordée. La majeure partie du présent rapport est consacrée à des groupes de situations qui concernent:

  • les conséquences de certaines incertitudes spécifiques relatives à des scénarios, des conceptualisations ou des paramètres, dans les cas où les connaissances scientifiques actuelles permettent d'estimer la marge d'incertitude de manière suffisamment sûre,
  • des possibilités de l'ordre de la spéculation ("qu'arriverait-il si...") prises en compte pour tester la robustesse du système de dépôt,
  • des variantes relatives à l'architecture ou au système de dépôt,
  • des variantes schématisées relatives aux caractéristiques et à l'évolution de l'environnement de surface (la "biosphère").

Par souci de transparence, les descriptions fournies dans le Rapport de sûreté sont essentiellement qualitatives, et ne contiennent ni les équations mathématiques, ni une documentation exhaustive de l'ensemble des données. Le présent rapport vient compléter le Rapport de sûreté en livrant une description détaillée des modèles, codes et données, et contribue ainsi à la traçabilité des résultats obtenus par l'analyse de la sûreté. Complémentaires, les deux rapports permettent de remplir les exigences de transparence et traçabilité, évoquées au chapitre 2 du Rapport de sûreté, qui conditionnent l'élaboration d'une démonstration de la sûreté et ses résultats.

Ce rapport fournit une vue d'ensemble des modèles conceptuels utilisés, ainsi que des diverses hypothèses et simplifications effectuées en vue d'obtenir des ensembles d'équations mathématiques et des paramètres d'entrée, de façon à ce que chaque situation puisse être évaluée en utilisant les codes informatiques correspondants. Les annexes décrivent en détail les codes, ainsi que les équations auxquels ils sont destinés, et contiennent des tableaux présentant les données et leur provenance. Elles comprennent également une description de chacun des codes en fonction des phénomènes (ou "Super-FEP") auxquels il peut être appliqué. Ceci est un aspect important de la gestion des FEP, qui doit permettre d'estimer si un code donné est adapté au traitement de tel ou tel phénomène (Nagra 2002d). Il est démontré ici que les codes utilisés sont suffisamment souples pour traiter toutes les situations nécessaires. Il existe quelques phénomènes importants pour le traitement desquels les codes ne sont pas "qualifiés", mais dans chacun de ces cas, soit des études supplémentaires permettent d'exclure tout impact de quelque importance (p. ex. la criticité), soit les conséquences sont favorables en elles-mêmes et peuvent par conséquent être ignorées dans un souci d'adopter un point de vue "conservateur" (p. ex. la résistance résiduelle à la migration des radionucléides fournie par les conteneurs AC / DHA après leur perte d'étanchéité), soit enfin les paramètres (p. ex. la durée écoulée jusqu'à la perte d'étanchéité des conteneurs) peuvent être fixés de manière à ce que les calculs reflètent toujours une vision pessimiste des processus.

Outre les modèles et codes utilisés pour analyser les situations, des modèles simplifiés (en anglais insight models) ont servi à examiner certains aspects spécifiques du fonctionnement du système, et à faire apparaître des sensibilités particulières en rapport avec les propriétés principales du système ou avec des hypothèses de modélisation. Ces modèles simplifiés sont décrits au chapitre 9.

L'évaluation déterministe des situations est complétée par des calculs probabilistes afin d'améliorer encore la compréhension du système, et de mettre notamment en lumière ses performances en présence de combinaisons de paramètres non analysées par les calculs déterministes. L'outil informatique utilisé pour extraire les paramètres d'entrée des fonctions de densité de probabilité (pdf) et les pdf elles-mêmes sont décrites respectivement dans les annexes 2 et 3.

A quelques exceptions près, ce rapport fournit pas de justifications relatives aux hypothèses de modélisation et ne présente pas de résultats finals ou intermédiaires, sauf dans les cas où ces informations rendent les démonstrations plus compréhensibles. Pour une présentation détaillée des résultats et une justification des hypothèses, le lecteur se reportera au rapport principal (Rapport de sûreté) et aux rapports annexes.

Il faut enfin préciser que, pour l'évaluation de l'ensemble des situations, on a eu recours à des hypothèses conceptuelles, des paramètres et des simplifications de modèles qui étaient, pour une part plus ou moins grande, pessimistes ou conservateurs. Afin d'estimer l'écart ainsi obtenu par rapport à la réalité, les démarches de modélisation utilisées pour évaluer chaque situation sont passées systématiquement en revue au chapitre 10. Dans un premier temps, on énumère les différentes hypothèses et simplifications effectuées pour obtenir les ensembles d'équations mathématiques et les paramètres d'entrée, puis on estime leur degré de réalisme, de pessimisme ou de conservatisme. Ces informations sont ensuite utilisées pour effectuer ce qu'on appelle en anglais un bias audit, c'est-à-dire estimer de façon systématique dans quelle mesure les modèles divergent de la réalité.

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