1.5.1 Description de la démarche
La démarche de sûreté constitue le schéma directeur pour mettre en œuvre les principes de sûreté cités au paragraphe 1.4 en considérant les spécificités de stockage qui résultent de l‟objet étudié (stockage en profondeur) et de la question de déchets contenant des radionucléides de haute activité et à vie longue afin de concevoir, construire, exploiter et placer en phase après fermeture une installation de stockage garantissant l‟atteinte des objectifs de sûreté que l‟Andra s‟est fixés. Elle doit garantir que les options de conception retenues, basées sur les connaissances scientifiques et technologiques disponibles, répondent aux exigences relatives au contexte intrinsèque du stockage qu‟il soit sociopolitique, industriel ou réglementaire à prendre en compte à chacune des phases de vie du stockage.
Au vu des durées du cycle de vie de l‟installation et de la décroissance radioactive des déchets qui impliquent la mobilisation de nombreuses disciplines (ingénierie minière et nucléaire, sûreté, sciences de la terre, des matériaux…) afin de caractériser les phénomènes susceptibles d‟être rencontrés, la
démarche de sûreté identifie et cherche à réduire les risques et les incertitudes. A long terme, ces dernières sont notamment liées à la connaissance des phénomènes pouvant être rencontrés.
Ce processus itératif qui est cohérent avec le guide de sûreté permet aussi de démontrer l‟acceptabilité des choix réalisés vis-à-vis de deux obligations apparemment antinomiques la réversibilité du stockage et la sûreté à long terme sans aucune intervention, qualifiée de “sûreté passive”.
La démarche de sûreté s‟intègre, ainsi, dans la démarche de conception en imposant la prise en compte d‟exigences de sûreté à considérer pour choisir les options de conceptions et en réalisant une vérification de ces choix par le biais d‟évaluations caractérisant le niveau de sûreté du stockage résultant de leur considération.
La Figure 1.5-1 suivante représente la démarche de sûreté telle que mise en œuvre à la conception du stockage et les exigences de sûreté à prendre en compte. Il est clairement distingué :
l‟identification des référentiels, des réglementations et des positions d‟évaluateurs qui orientent les choix et les principes de conception et qui encadrent l‟analyse de sûreté,
la définition des objectifs de protection vis-à-vis de risques jugés dimensionnants pour l‟installation,
la compréhension du niveau de connaissance des déchets et des matériaux, du milieu géologique, du site, de leurs interactions,
la compréhension scientifique de l‟évolution thermique, hydraulique, mécanique, chimique et radiologique (THMCR) du stockage dans le temps et l‟espace, ainsi que du couplage de ces différents phénomènes, s‟appuyant notamment sur de multiples expérimentations en laboratoire et in situ, reproduisant les évolutions attendues et le recours à des analogues naturels pour de très longues échelles de temps (exemple : altération du verre en milieu géologique sur des centaines de milliers d‟années),
la connaissance de l‟installation et de son site d‟implantation s‟appuyant notamment sur des démonstrateurs,
l‟identification des fonctions de sûreté pour toutes les phases de vie du stockage et les dispositions à prendre notamment en matière de prévention.
L‟étape d‟évaluation qui doit démontrer que des choix de conception satisfont ces exigences :
L‟analyse des incertitudes après fermeture au travers de l‟analyse qualitative de sûreté recense et évalue, composant par composant, les incertitudes concernant l‟évolution du comportement du stockage identifiées dans l‟Analyse Phénoménologique des Situations du Stockage (APSS) pour s‟assurer qu‟elles sont couvertes par des choix de conception ou dans des scénarios. L‟APSS consiste, à partir de la description des installations et des connaissances scientifiques acquises, en une décomposition de l‟évolution du stockage en situations, chacune correspondant à l‟état phénoménologique thermique, hydraulique, chimique et mécanique mis en jeu (et leur couplage) d‟une partie du stockage ou de son environnement à un moment donné.
L‟évaluation des risques en exploitation du stockage susceptibles de nuire à la population, les travailleurs et l‟environnement sont menées par le biais d‟analyses de risques qui permettent d‟identifier les situations de danger possibles dans le stockage, d‟estimer et d‟évaluer les risques sur l‟homme et l‟environnement des scénarios d‟événements qui peuvent en résulter et mettre en place le cas échéant les dispositions de prévention et de protection nécessaires pour réduire ces risques.
Les analyses de risques en exploitation permettent ainsi d‟identifier :
les mesures de prévention, de détection, de protection ou de surveillance relatives à la sûreté de l‟installation ou à la sécurité des travailleurs qui participent à l‟accomplissement des fonctions de sûreté,
les indicateurs qui caractérisent les fonctions relatives à la sûreté devant être accomplies par les barrières ainsi que les efficacités requises pour permettre le dimensionnement et la conception de ces barrières,
les situations incidentelles et accidentelles les plus pénalisantes couvrant l‟ensemble des situations redoutées résultant des scénarios d‟événements identifiés.
Figure 1.5-1 Schéma illustrant la démarche de sûreté mise en œuvre pour toutes les phases de vie de l’installation
Les analyses de risques constituent donc une validation a posteriori de la conception, en assurant que les fonctions attribuées aux différents composants du stockage par la sûreté sont effectivement remplies. Elles permettent ainsi de porter un jugement sur la validité des fonctions de sûreté du stockage et sur la robustesse d‟ensemble du système. Ces deux analyses, menées en parallèle, débouchent sur des évaluations quantitatives en exploitation et après fermeture sous forme d‟indicateurs caractérisant la performance globale du stockage, et l‟impact du stockage sur l‟homme et l‟environnement pour chaque scénario identifié.
1.5.2 Une gestion coordonnée des risques en exploitation et à long terme
Bien que la démonstration de sûreté après fermeture ait une place centrale dans le développement du stockage, dès la conception, on ne doit pas négliger pour autant les exigences en phase exploitation.
In fine la conception du stockage résulte de la combinaison des exigences de sûreté relatives à ces deux phases (cf. Figure 1.5-2) :
En phase exploitation, l‟analyse de sûreté est dite « conventionnelle » et suit les mêmes pratiques industrielles qu‟une installation nucléaire de base. Durant la phase d‟exploitation d‟un stockage, la sûreté relève donc d‟une approche opérationnelle classique, commune à d‟autres installations de même nature. La principale complexité réside dans la coexistence d‟activités minières et nucléaires.
L‟atteinte d‟un haut niveau de sûreté dépend principalement des dispositions de conception, de la compétence et de la vigilance permanente des équipes en charge du stockage. L‟objectif est d‟évaluer les risques nucléaires et non nucléaires d‟origine interne et externe (exposition du personnel aux rayonnements, contamination lors d'une chute de colis, accident corporel de circulation, incendie…), de manière à réduire soit leur occurrence soit d‟en limiter les conséquences. Cette démarche devra être
Impa ct scéna rios norma l et a ltérés (indica teurs) Ana lyse Phénoménologique des situa tions (APSS)
Description / conception
des colis de stockage et de l’installation Fonctions Requises (AF)
Conna issa nce scientifique
Impa ct en fonctionnement normal ( indica teurs) Impa ct scéna rios incidentels/a ccidentels ( indica teurs) Retour
vers
Référentiels (ex: guide de sûreté ASN2008) - Objectifs protections
Données d’entrées Analyses qualitatives Evaluations quantitatives
Sûreté d’exploitation/analyse de risques (AR) Sûreté a près fermeture/a na lyse des incertitudes (AQS) Contexte (ex: loi 16 Juin 2008), Acquis (ex:
Dossier 2005)- Stra tégie (ex: pha sa ge stocka ge)
Retour vers
Vérifica tion du nivea u de sûreté pa r ra pport a ux objectifs à atteindre et fonction de l’état d’avancement de la conception
Ex Options de sûreté
Retour des éva lua teurs sur dossiers précédents (ex: retour ASN, CNE, Déba t public sur D 2005)
adaptée pour l‟installation de stockage qui est située à plus de 500 m de profondeur (espacements plus réduits que dans une installation classique, longueur de galeries, co-activité travaux miniers et exploitation nucléaire, exploitation réversible pendant au moins 100 ans…).
En phase après fermeture, l’analyse de sûreté est « spécifique » dans la mesure où elle doit être assurée sur des échelles de temps très longues (au delà de plusieurs milliers d‟années). Elle est dite passive (minimisation de la charge pour les générations futures) et ne se fonde pas sur des moyens de surveillance et de contrôle qui ne peuvent pas être garantis sur des échelles de temps aussi longues (perte de mémoire). Cela implique une maîtrise des solutions technologiques et une compréhension de l‟évolution du stockage (état des connaissances/niveau d‟incertitudes) pour rendre le stockage le plus robuste possible aux événements internes (défaillances de composants) et externes (intrusions d‟origine humaine, événements naturels) susceptibles d‟intervenir sur des échelles de temps supérieures au millier d‟années.
1.5.2.1 La gestion des risques en exploitation
Afin de garantir la maîtrise dans le temps du niveau spécifié de sûreté initial des installations, certains principes directeurs de sûreté en exploitation sont identifiés en relation avec les objectifs de base. Ces principes sont :
la passivité : la conception et le fonctionnement reposent sur des composants aussi simples et passifs que techniquement possibles. De ce fait, les risques de défaillance de ces composants sont minimisés, ce qui limite les besoins d‟intervention générateurs de risques et évite une diminution du niveau de sûreté de l‟installation (liée à une défaillance des composants requis pour assurer les fonctions de sûreté),
la prise en compte à la conception des processus de vieillissement compte tenu de la durée de l‟installation de façon à conférer des marges de sûreté suffisantes à l‟installation,
la minimisation de la charge aux générations futures (charges de maintenance, de surveillance et de reprise des colis, déchets) du fait de l‟élaboration, lors de la conception, de programmes de maintenance et de surveillance adaptés,
l‟intégrité des colis de stockage à l‟issue de la phase d‟exploitation notamment dans le cadre d‟éventuelles opérations de retrait (Andra, 2009b),
la traçabilité et la conservation des informations concernant les colis de stockage sur toute la durée de l‟exploitation.
Sans préjuger de la sûreté et de la robustesse intrinsèques du stockage résultant de l‟application de ces principes, la gestion des risques en exploitation repose quant à elle sur l‟application des principes de sûreté suivants : interposition de barrières entre les produits radioactifs et le personnel, le public et l‟environnement et mise en œuvre du principe de défense en profondeur (voir paragraphe 1.5.4) qui prend en compte l‟éventualité de défaillances techniques et humaines et qui requiert la mise en place de lignes de défense pour y faire face et en limiter les conséquences. La sûreté et la sécurité du stockage sont donc démontrées dès lors que des dispositions de prévention et de protection successives et graduées sont identifiées, dimensionnées et implantées pour réduire à un niveau acceptable les risques de nuisance des travailleurs, du public ou de l‟environnement pouvant résulter de l‟occurrence de situations de fonctionnement normal, incidentel ou accidentelles du stockage.
Cette démonstration est le résultat de l‟application de la démarche de sûreté présentée au paragraphe 1.5.1.
Figure 1.5-2 Les différentes étapes de l’analyse de risques
Les mesures de maîtrise des risques, qu‟ils soient nucléaires, non nucléaires d‟origine interne ou d‟origine externe sont identifiés en termes de :
moyens techniques et organisationnels pour prévenir les incidents dès la conception par le dimensionnement des installations et la proposition de mesures de prévention en prenant en compte les défaillances possibles des matériels et des hommes et les agressions externes,
moyens de surveillance des installations et équipements pour détecter les dérives de fonctionnement éventuelles et les corriger par des systèmes automatiques ou par l‟action d‟opérateurs, le système restant ainsi dans son domaine normal de fonctionnement,
mesures de protection à mettre en œuvre pour limiter les conséquences de la situation de fonctionnement incidentelle ou accidentelle du stockage qui résulteraient d‟une défaillance des mesures de prévention et de surveillance et pour en réduire la gravité.
Analyses de risques
Risque résiduel acceptable
Risque résiduel Inacceptable
Risque résiduel acceptable Recensement des sources de danger
Définition de situations de dimensionnement Evaluation des risques
Définition des mesures de prévention et de protection
Évaluation du risque résiduel
Etudes de sûreté: Exigences de conception Données d’entrée:
-Configuration de l’installation, - Options de conception - Caractéristiques des colis
Données d’entrée:
- Objectifs - Référentiels
- Retours des évaluateurs
L‟analyse commence par l‟identification des sources de danger associées aux activités du stockage.
Cette identification est réalisée avec l‟appui d‟experts dans les différents domaines techniques concernés (installations nucléaires, équipements de transport en puits, tunnels souterrains…) qui utilisent des listes-type de dangers5 et qui apportent leur expérience relative à des installations comparables.
L‟analyse est structurée par composantes physiques (installations de surface, puits d‟accès, installations souterraines) et par phases de vie (construction, exploitation, fermeture) et cherche à fournir une vision la plus exhaustive possible, à ce stade des études, des risques susceptibles d‟être encourus par le personnel, le public et l‟environnement quelle que soit la configuration du stockage.
Un risque est défini par une source de danger et est caractérisé par l‟évaluation de la gravité de son impact et de sa probabilité d‟occurrence.
L‟évaluation des risques intrinsèques à une configuration du stockage (résultant du choix d‟option de conception et d‟exploitation à un stade donné de l‟avancement du projet ainsi que des phases de vie retenues) consiste à estimer la probabilité et la gravité de chaque risque et à juger du niveau d‟acceptabilité à partir d‟un jugement qualitatif au travers d‟une grille de criticité.
Cette évaluation permet ainsi selon l‟étape du développement du projet et en particulier le niveau de description de l‟installation de proposer et/ou confirmer les mesures de prévention en termes d‟options de conception notamment pour empêcher ou minimiser l‟apparition du risque ainsi que des mesures de protection, qui interviennent pour en annuler ou limiter les effets. Les mesures de surveillance complètent les options de conception.
L‟efficacité et donc la pertinence du choix des mesures mises en place sont évaluées à partir d‟un jugement qualitatif du niveau de risque résiduel (caractérisé par sa probabilité et sa gravité) qui subsiste malgré la mise en place de mesures de réduction de risque proposées.
Une fois les mesures de prévention et de protection identifiées, celles-ci seront dimensionnées de manière à ce que les exigences de sûreté et de sécurité soient atteintes pour toutes les situations normales/incidentelles/accidentelles susceptibles d‟être rencontrées. Dans ce but, les analyses de risques identifient les situations les plus pénalisantes, communément appelés situations de dimensionnement, couvrant l‟ensemble des situations redoutées. Ces situations de dimensionnement sont généralement classées :
par niveau de défense en profondeur : les situations de dimensionnement sont définies et classées par niveau de défense en profondeur compte tenu du fait que les caractéristiques des barrières, les règles d‟études, les incertitudes entachant les données d‟entrée et les méthodes utilisées pour les études des situations de dimensionnement sont différentes pour chaque niveau de défense en profondeur,
par type d‟impact ou de conséquences sur une barrière : une situation de dimensionnement est donc la situation normale/incidentelle/accidentelle la plus pénalisante vis-à-vis de la tenue et de l‟efficacité d‟une barrière identifiée parmi l‟ensemble des situations générant le même type de phénomènes physiques ou chimiques impactant cette barrière.
En fonction de leur occurrence et de leur gravité, une hiérarchisation des situations de dimensionnement est réalisée à partir de l‟identification des risques qui leur sont associés et de leur évaluation par rapport à la quantification des objectifs de sûreté pour les travailleurs ainsi que pour le public et l‟environnement retenue par l‟Andra pour les différentes catégories de situations de fonctionnement évoquées.
Dans le but de s‟assurer de l‟absence d‟effet falaise, c'est-à-dire d‟apparition d‟un phénomène incontrôlable générant des conséquences inacceptables en terme de sûreté ou de sécurité, les
5 Parmi les listes-type de dangers, la liste MADS (Méthode d‟Analyse des Défaillances des Systèmes) et la liste MOSAR (Méthode Organisée et Systémique d‟Analyse des Risques) sont le plus couramment utilisées pour une analyse de risque d‟une installation industrielle.
situations de dimensionnement identifiées comme improbables mais dont la gravité est importante sont retenues et définies comme des situations « hors dimensionnement ».
1.5.2.2 La gestion des incertitudes à long terme
La sûreté du stockage est spécifique dans la mesure où elle doit être garantie à très long terme et doit donc être assurée sans intervention « sûreté passive », le plus rapidement possible après fermeture.
Elle ne se fonde pas sur des moyens de surveillance et de contrôle qui ne peuvent pas être garantis à long terme. Cela implique une maîtrise des solutions technologiques pour rendre le stockage le plus robuste possible aux perturbations internes (défaillances de composants) et externes (intrusions d‟origine humaine, événements naturels) intervenant sur des échelles de temps supérieures au millier d‟années. Pour cela, l‟analyse de sûreté après fermeture et les options de sûreté résultantes se fondent sur :
La description des installations et des connaissances scientifiques acquises. Elle se fonde sur une compréhension de l‟évolution du comportement du stockage dans le temps traduite au travers d‟une Analyse Phénoménologique des Situations du Stockage (APSS) après fermeture mais aussi en phase exploitation, cette dernière permettant de définir l‟état initial des colis et de leur environnement au moment de la fermeture. L‟APSS consiste en une décomposition de l‟évolution du stockage en situations, chacune correspondant à l‟état phénoménologique thermique, hydraulique, chimique et mécanique mis en jeu (et leur couplage) d‟une partie du stockage ou de son environnement à un moment donné.
L‟analyse qualitative de sûreté qui recense et évalue, les risques liés aux incertitudes sur le comportement des composants identifiées par l‟APSS et ceux liés aux événements d‟origine externe pour s‟assurer qu‟ils sont couverts par des choix de conception ou dans des scénarios.
L‟analyse qualitative établie pour le dossier 2005 a été revisitée au regard des évolutions de la conception (alvéoles MAVL passantes, descenderie…), et de l‟avancée des connaissances scientifiques (EDZ, comportement mécanique des structures…).
Les évaluations quantitatives sous forme d‟indicateurs caractérisant la performance globale, et l‟impact éventuel du stockage sur l‟homme et l‟environnement pour chaque scénario identifié.
Toute évolution de l‟architecture globale dite architecture à terminaison fait l‟objet d‟une réévaluation en utilisant l‟indicateur le plus pertinent permettant de vérifier que la performance est toujours garantie.
L‟évaluation permet ainsi de porter un jugement sur le niveau de réalisation des fonctions de sûreté du stockage et sur la robustesse d‟ensemble du système et de vérifier à chaque étape que la sûreté après fermeture est toujours maîtrisée. Au stade de 2009, l‟analyse de sûreté après fermeture présentée au chapitre 4 permet ainsi de confirmer les acquis du Dossier 2005, de vérifier que les nouvelles options de conceptions respectent toujours les exigences de la sûreté à long terme et in fine de confirmer les scénarios qui seront quantifiés pour la DAC.
Elle constitue une validation a posteriori de la conception, en assurant que les fonctions attribuées aux différents composants du stockage par la sûreté sont effectivement remplies. Elle s‟inscrit aussi dans une approche itérative et de progrès. En mettant en perspective les différents phénomènes et en jaugeant leur importance quantitative, elle contribue à évaluer leur poids relatif et les conséquences des éventuelles incertitudes qui subsistent. Elle oriente les recherches et développements ultérieurs en mettant en lumière les domaines où des avancées scientifiques ou technologiques contribueraient le plus fortement à la sûreté.
L‟évaluation qualitative – les indicateurs de sûreté à long terme
La gestion des incertitudes, au cœur de l‟analyse de sûreté du Dossier 2005 et réévaluée au stade de 2009, contribue à la conception et à la définition des scénarios d‟évolutions normale et altérées selon trois modalités successives de maîtrise des incertitudes qui sont :
des choix de conception du stockage au moyen de dispositions techniques qui rendent le système robuste vis-à-vis de ces incertitudes : à titre illustratif, choix d‟un milieu géologique stable très peu affecté depuis son dépôt il y a 150 millions d‟années, fractionnement du stockage en sous zones pour éviter les interactions entre déchets de natures différentes, recours à des matériaux simples
dont on connaît le comportement (acier non allié, béton, etc.) et recours par exemple à un
dont on connaît le comportement (acier non allié, béton, etc.) et recours par exemple à un