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Technical Report NTB 12-06

Canister Design Concepts for Disposal of Spent Fuel and High Level Waste

Ordre

  • version papier, anglais
    30,00 CHF

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Dans le cadre de la planification à long terme d’un stockage pour éléments combustibles irradiés (ECI) et déchets de haute activité (DHA), la Nagra passe actuellement en revue différentes options relatives au choix des matériaux et à la conception des conteneurs utilisés pour le stockage. La solution finalement retenue devra respecter un certain nombre d’exigences, parmi lesquelles la nécessité d’assurer un confinement sans perte d’intégrité sur un minimum de 1000 ans. L’un des matériaux envisagés pour les conteneurs est l’acier au carbone, du fait de son taux de corrosion relativement bas dans les conditions du stockage, mais aussi en raison du niveau de maturité avancé des techniques de construction et de fabrication. D’autres matériaux et concepts font l’objet d’études parallèles.

La présente étude avait pour objectif la conception de conteneurs en acier au carbone pour ECI et DHA et la présentation des arguments relatifs à chacune des options. Les concepts obtenus abordent l’ensemble des principaux aspects de la fabrication des conteneurs, du soudage et des inspections, la performance à court terme (manutention et opérations de stockage) et à long terme (corrosion et comportement structurel à l’issue des opérations de stockage). Cette étude visait également à utiliser le processus de conception pour identifier les lacunes à combler avant la mise au point de concepts plus détaillés.

En premier lieu, une série d’exigences de conception a été établie sur la base des exigences de sûreté à long terme (un confinement sans perte d’intégrité assuré sur un minimum de 1000 ans) et des exigences relatives à la sûreté en exploitation (une conception robuste nécessaire pour la sécurité des manipulations lors des opérations de stockage et de récupération éventuelle). Sur la base du calcul du blindage contre les rayonnements, on a posé comme hypothèse que le débit de dose à la surface des conteneurs serait trop élevé pour autoriser une manutention directe, et qu’il faudrait par conséquent recourir à une cellule de haute activité et à une manipulation à distance pour remplir les conteneurs et procéder au scellement final. Les principales exigences relatives aux conteneurs ont été hiérarchisées et placées dans le contexte d’une méthodologie de conception globale. On a ensuite élaboré des concepts de conteneurs, d’une part pour ECI, en prenant pour référence un conteneur de combustible pour REB, et d’autre part pour DHA, en postulant deux colis de déchets de haute activité vitrifiés par conteneur. Les processus de corrosion et de dégradation, les mécanismes de défaillance, la tolérance aux erreurs de fabrication, ainsi que d’autres questions relatives à la performance structurelle ont été étudiés au regard des conceptions de soudage proposées, des possibilités d’inspection et des procédés de fabrication. Différentes solutions ont été envisagées pour respecter les exigences fixées pour les conteneurs.

Les concepts qui résultent de cette étude comprennent une description de la forme géométrique, des dimensions, des matériaux, des options disponibles pour le soudage, la fabrication et l’inspection des conteneurs et des structures internes. La corrosion, la dégradation des matériaux, la performance structurelle, de même que les questionnements liés au soudage, aux inspections et à la fabrication sont détaillés pour chacune des options envisagées et il est démontré comment les différents concepts répondent aux exigences fixées pour les conteneurs. L’un des avantages de l’étude a été que le processus de conception et l’analyse des performances ont permis de définir dans quels domaines des travaux seront nécessaires en préalable à l’élaboration de concepts détaillés et de prototypes de conteneurs. Les thématiques à traiter en priorité sont la conception du scellement, le procédé de soudage, l’approche utilisée pour le détensionnement après soudage, ainsi que la taille de défaut maximale admissible et le facteur de sûreté relatif à la probabilité de propagation des fissures.

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