L’architecture du stockage : répondre aux exigences de sûreté à long terme

La maîtrise des circulations d’eau, du relâchement des radionucléides, de leur migration vers l’environnement et des perturbations induites par le stockage a conduit à proposer plusieurs dispositions d'architecture structurantes.

1.2.3.1 Un positionnement du stockage au milieu de la formation géologique Pour maximiser, au-dessus et au-dessous du stockage, les épaisseurs de l’argilite de la formation-hôte, qui constitue la première barrière à la circulation d’eau et à la migration des radionucléides, l’Andra propose des installations souterraines de hauteur limitée (afin de préserver la garde la plus importante possible au-dessus et au-dessous des installations), organisées sur un seul niveau au milieu de la couche du Callovo-Oxfordien (afin d’assurer une égale protection des formations géologiques sus- et sous-jacentes). La hauteur de garde a été fixée à au moins 50 m : l’épaisseur minimale de la formation étant de 130 m, les installations souterraines se situent dans un niveau médian de 30 m d’épaisseur centré à mi-hauteur de la formation.

1.2.3.2 Un fractionnement du stockage

Les zones de stockage sont compartimentées pour réduire la quantité de déchets et de radionucléides qui serait affectée dans une situation de défaillance ou d’intrusion. Chaque compartiment est séparé des autres par une forte épaisseur d’argilites (largeur de garde de 250 m entre zones et 50 m entre modules) et par des scellements fermant les galeries d’accès.

La séparation des déchets B, C et des CU en zones distinctes, phénoménologiquement indépendantes, évite la complexité inhérente à des interactions entre déchets de types différents. Cela simplifie ainsi la compréhension des phénomènes et contribue, en particulier, à l’indépendance thermique des différentes zones du stockage.

1.2.3.3 Des ouvrages conçus pour limiter les perturbations mécaniques du milieu

Le profil des ouvrages est simple, en général proche d'un cercle, configuration la plus stable et la moins pertur-batrice pour un ouvrage souterrain, et leur dimension est limitée autant que possible. Les ouvrages souterrains sont dotés d’un revêtement qui les soutient sur une durée au moins séculaire. Pour favoriser leur stabilité, la distance entre deux alvéoles de stockage adjacentes est d'au moins cinq fois leur diamètre.

Pour éviter une éventuelle propagation de dommages mécaniques dans les argilites après la dégradation des revêtements (voir chapitre 6), on limite, par conception, le taux de vide résiduel autour des colis dans les alvéoles et on remblaie certains ouvrages souterrains (galeries et puits) lorsque leur fermeture est décidée dans le cadre d’une gestion réversible du stockage.

1.2.3.4 Un dimensionnement limitant les perturbations thermiques

Le nombre de colis de stockage par alvéole de déchets C (ou de combustibles usés) et l'écartement des alvéoles entre elles sont déterminés pour limiter la température et empêcher une éventuelle altération de l’argile (température dans l’argilite inférieure à 90 °C, puis à 70 °C au-delà de 1 000 ans). La mise en stockage des colis les plus chauds peut nécessiter un entreposage préalable relativement long. Par ailleurs, pour préserver les capacités de confinement du bitume, qui nécessitent selon les modèles actuels une température inférieure à 30 °C, les colis B bitumés sont éloignés des autres déchets, plus chauds.

1.2.3.5 Un scellement multiple des installations souterraines et une architecture en cul-de-sac pour s’opposer aux circulations d’eau

Lorsque la fermeture du stockage est décidée et mise en œuvre progressivement, les alvéoles, galeries d’accès et puits sont scellés par des bouchons peu perméables à base d’argile gonflante.

Les scellements s’opposent aux circulations d’eau (facteur d’altération des colis et de relâchement des radionucléides qu’ils contiennent)et contribuent à contrôler la migration des radionucléides.

Des dispositifs particuliers ont été étudiés et testés pour assurer la continuité de l'étanchéité entre les scellements des alvéoles et les argilites du Callovo-Oxfordien, et interrompre la zone d’argilite qui aurait été fracturée au voisinage immédiat de l’excavation.

De plus, pour réduire l’extension de la zone endommagée autour des scellements, les alvéoles et tronçons de galeries destinés à être scellés sont orientés parallèlement à la contrainte géomécanique principale majeure et leur section au droit du scellement est minimisée (inférieure à 7 m).

Pour limiter les circulations d’eau, les ouvrages sont disposés en cul-de-sac : - les alvéoles de stockage sont des tunnels « borgnes »,

- les ensembles et sous-ensembles d’alvéoles ont une topologie en cul-de-sac. L’accès à un ensemble d’alvéoles se fait par un nombre limité de galeries parallèles et proches les unes des autres,

- le stockage est lui-même globalement en cul-de-sac : tous les puits sont regroupés dans une même zone, ce qui annule pratiquement les différences de charge hydraulique entre eux.

1.2.3.6 Un environnement physico-chimique favorable pour les colis de déchets

La conception des alvéoles de stockage, en particulier le choix des matériaux constitutifs, offre aux déchets et colis un environnement physico-chimique favorable. L’objectif est de retarder leur altération dans le temps pour limiter un relâchement précoce de radionucléides.

Le béton envisagé pour les alvéoles de déchets B est un matériau favorable à la protection physico-chimique des déchets et à la rétention de certains radionucléides ; la perturbation chimique induite sur le milieu reste limitée.

Au contraire, pour les déchets C vitrifiés, l’usage de béton n’est pas envisagé au voisinage des colis car les conditions alcalines qu’il créerait pourraient accélérer l’altération du verre. Seuls des matériaux métalliques ont été retenus.

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La démarche de conception d’un stockage sûr et réversible

Fonctions

Principaux composants manufacturés

Protéger les personnes et l'environnement de la dissémination de substances radioactives

• en tenant compte d'événements naturels probables et de situations hypothétiques,

• en protégeant l'environnement d'autres impacts (chimique) Isoler les déchets des phénomènes d'érosion en surface et des activités humaines banales

S'opposer à la circulation d'eau

Limiter les flux d'eau et la vitesse de circulation

Limiter le relâchement des éléments toxiques et les immobiliser dans le stockage

Retarder et atténuer la migration des éléments toxiques vers l'environnement

Préserver les propriétés favorables du milieu

Fractionner le stockage Déchets B

Protéger les déchets métalliques de la corrosion Protéger le bitume d'enrobage (déchets bitumés) : température, déformations, pH

Limiter la dissolution des éléments toxiques, assurer des conditions chimiques réductrices

Filtrer les colloïdes

Contrôler la migration par diffusion, rétention, dispersion dans la formation d'accueil

Retarder la migration des éléments toxiques dans les composants ouvragés

Préserver la capacité de dispersion naturelle dans les formations géologiques environnantes

Limiter les déformations mécaniques dans les argilites du Callovo Oxfordien

Dissiper la chaleur (déchets C vitrifiés et combustibles usés essentiellement)

Protéger les modules de stockage des perturbations chimiques induites par l'altération de certains colis

Rester sous-critique (combustibles usés, déchets C vitrifiés type C4, déchets B - types B3/4/5)

Interdire l'arrivée d'eau sur le verre pendant la période thermique

Limiter l'altération aqueuse du verre, le transport des espèces dissoutes au voisinage, le pH

(

Interdire l'arrivée d'eau sur les assemblages Limiter l'altération aqueuse de la céramique, le transport des espèces dissoutes au voisinage

(

Colis de stockage Modules de stockage Puits et galeries de liaison Scellements d'alvéoles Scellements de puits et galeries de liaisons Remblais Installations de surface Moyens de construction, exploitation, gestion Milieu géologique Colis primaires

Colis de stockage : acier ou béton

Le béton est bien adapté au conteneur du colis de stockage des déchets B : il se prête à une mise en œuvre en grandes quantités, sa densité modérée limite la masse des colis à manutentionner et il peut être parti-culièrement durable dans les alvéoles de stockage ventilées pendant leur exploitation.

Un conteneur métallique apparaît, en revanche, plus pertinent pour le conteneur de stockage des colis de déchets C et des CU. L’acier résiste mieux à la température et peut ainsi, en l’absence d’oxygène, assurer avec fiabilité une étanchéité totale à l’eau sur de longues durées. Un béton serait moins favorable à long terme vis-à-vis de la capacité du verre ou des pastilles de combustible usé à retenir durablement les radionucléides à vie longue et créerait des conditions alcalines préjudiciables aux verres.