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Technical Report NTB 14-10

Modelling of Radionuclide Transport along the Underground Access Structures of Deep Geological Repositories

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  • version papier, anglais
    20,00 CHF

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Le dimensionnement et les dispositifs de scellement des voies d'accès d'un dépôt géologique pour déchets radioactifs doivent assurer qu'après la fermeture du site, le relâchement des radionucléides provenant des tunnels de stockage s'effectue principalement au travers de la barrière géologique. Pour la configuration de base de la présente étude, dans laquelle on a fixé des valeurs réalistes pour les propriétés hydrauliques des scellements et des zones perturbées par l'excavation qui leur sont proches, on analyse dans quelle mesure ce postulat est vérifié pour différentes architectures de dépôt (accès par le biais d'une descenderie et de puits d'une part, de puits seulement d'autre part). En outre, afin de tester la robustesse du système au regard des facteurs de perturbation et des incertitudes susceptibles d'affecter les scellements et les zones perturbées correspondantes, on a également analysé un large éventail de cas de calcul, y compris l'hypothèse selon laquelle l'efficacité des scellements en tant que barrière hydraulique se révèle très inférieure aux prévisions, ceci afin de vérifier si les accès au dépôt pourraient devenir des voies de relâchement préférentielles pour les radionucléides provenant du stockage géologique.

Ce questionnement est traité sur la base de calculs de transports de radionucléides provenant d'un site de stockage générique pour déchets de haute activité (stockage DHA) et d'un site de stockage générique pour déchets de faible et moyenne activité (stockage DFMA) situés tous deux dans les argiles à Opalinus. Dans ces calculs, tant la possibilité d'une descenderie que celle d'un puits sont étudiées et comparées comme des variantes équivalentes permettant l'acheminement des matériaux (colis de déchets, etc.) de la surface vers les ouvrages souterrains. Des puits supplémentaires, par exemple pour le transport des personnes et la ventilation, sont prévus dans chacune des variantes.

La démarche de modélisation peut être divisée en trois étapes:

  1. Le réseau constitué, dans le dépôt géologique générique, par les ouvrages souterrains et les voies d'accès est représenté sous la forme d'un modèle hydraulique, qui permet pour chaque cas de calculer les écoulements d'eau le long de ces ouvrages en relation avec les flux dans la roche d'accueil.
  2. Sur la base des résultats obtenus, pour chaque cas, on représente l'ensemble des cheminements possibles pour les radionucléides sous la forme d'un modèle de transport numérique et on calcule un taux de relâchement des radionucléides issus du dépôt générique.
  3. Ces taux de relâchement sont finalement traduits en dose effective individuelle à l'aide de facteurs de conversion biosphère, puis comparés aux objectifs de protection fixés par les autorités.

La démarche de modélisation repose pour une part sur des approches schématiques et simplifiées, qui demeurent toutefois plausibles au regard de la problématique générale à traiter et qui de plus conduisent dans tous les cas à une surévaluation des taux de relâchement.

Les résultats obtenus pour les deux types de dépôt sont, d'une manière générale, assez similaires. Les différences quantitatives constatées sont à mettre au compte d'un petit nombre de facteurs, à savoir la taille des modules de stockage, les propriétés des déchets radioactifs stockés, ainsi que les concepts et paramètres de mobilisation appliqués aux radionucléides provenant des déchets.
 

Les résultats montrent que, pour des paramètres de modélisation réalistes, les taux de relâchement de radionucléides le long des voies d'accès au dépôt sont extrêmement bas. Ceci confirme l'hypothèse générale selon laquelle, dans un site de stockage géologique, le relâchement des radionucléides s'effectue en priorité au travers de la barrière géologique. Si l'on augmente progressivement la conductivité hydraulique le long de l'ensemble des ouvrages et accès souterrains (y compris dans la zone perturbée correspondante), les écoulements d'eau calculés le long de ces structures augmente également. Toutefois, les taux d'écoulement n'augmentent pas à l'infini, mais se rapprochent d'une valeur limite, ceci étant dû au fait que le taux d'écoulement le long des ouvrages souterrains est finalement limité par le faible apport d'eau en provenance de la roche d'accueil. Les doses individuelles calculées montrent le même comportement asymptotique que les écoulements d'eau le long des ouvrages souterrains et restent faibles, même dans le cas de taux d'écoulements élevés.

Si l'on assigne des valeurs de paramètres réalistes aux propriétés hydrauliques des scellements et des zones perturbées correspondantes, les taux de relâchement calculés pour les voies d'accès sont, pour toutes les configurations considérées, extrêmement faibles et bien inférieurs aux taux de relâchement au travers de la roche d'accueil. On en conclut que, pour les systèmes de stockage analysés dans cette étude, le type d'accès reliant la surface aux installations souterraines n'a pas d'incidence sur la sûreté à long terme.

Enfin, même si l'on fixe des valeurs de paramètres très défavorables pour les propriétés hydrauliques des scellements et des zones perturbées correspondantes, les doses calculées se situent bien en dessous de l'objectif de protection de 0.1 mSv par an fixé par les autorités – dans la plupart des cas elles lui sont inférieures de plusieurs ordres de grandeur. Ces résultats, combinés au fait que ces modélisations reposent sur des approches simplifiées qui, toutes, conduisent à une surévaluation des taux de relâchement, montrent clairement la robustesse des systèmes de stockage géologique considérés au regard de perturbations potentielles et incertitudes en relation avec les propriétés hydrauliques des scellements et des zones perturbées par l'excavation qui leur sont proches.

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