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La gestion et le stockage des déchets radioactifs

La recherche sur la gestion déchets radioactifs

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​L’IRSN mène des expertises sur les dossiers fournis par les exploitants nucléaires, en particulier ceux produits par l’Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (Andra) dans le cadre du projet Centre industriel de stockage géologique (Cigéo).

Cette mission d’expertise s’appuie sur des programmes de recherches que l’Institut mène seul ou avec d’autres partenaires scientifiques.

 

Les moyens de recherche de l’IRSN

L’IRSN mène depuis 1989 des recherches dans sa station expérimentale de Tournemire, dans le sud de l’Aveyron. Ce laboratoire souterrain aménagé dans un ancien tunnel ferroviaire est un outil pour étudier les performances de certains composants d’un stockage ainsi que les propriétés de confinement de la roche argileuse, dans un environnement comparable mais aussi plus extrêmes que celui du site du projet Cigéo.

Tournemire n’est en aucun cas destiné à accueillir un jour des déchets radioactifs. De plus, aucun composant radioactif n’y est introduit au titre des recherches.

À gauche : Dispositif de forages grands diamètres à la station expérimentale de Tournemire. À droite : Conditionnement sous vide de carottes d'argile prélevées à Tournemire en vue de leur analyse chimique en laboratoire (Source : Olivier Seignette/Mikaël Lafontan/IRSN)

 

En savoir plus sur la station expérimentale de Tournemire

 

Le Laboratoire unifié d’expérimentation et de caractérisation (LUTECE) de l'IRSN à Fontenay-aux-Roses (Hauts-de-Seine) est la plateforme dédiée aux expérimentations et aux analyses en soutien aux programmes de recherche, notamment ceux menés à Tournemire. Il réalise des caractérisations chimiques et physiques afin d'évaluer les paramètres liés aux transferts des radionucléides dans le milieu argileux et d'étudier les perturbations induites au contact entre l’argilite et les matériaux utilisés pour la construction du stockage (béton et acier).

En savoir plus sur le Laboratoire Unifié d’expérimenTation Et de CaractErisationx (LUTECE)

 

Carte géologique simplifiée du bassin de Paris et localisation du site du projet Cigéo
Modèle numérique des écoulements souterrains pour le projet Cigéo (Source : IRSN) 

Des questions se posent sur l’évolution des composants du stockage et la migration des substances radioactives et chimiques relâchées par les colis de déchets. Pour y répondre, l’IRSN développe ou utilise des modèles afin d’effectuer des simulations numériques :

  • Simulation des principaux phénomènes géomécaniques, géochimiques, hydrogéologiques ou de création et transfert de gaz ;

 

  • Modélisations afin d’évaluer les temps de parcours des écoulements des eaux souterraines à proximité ou à distance du site de stockage ;

 

  • Modélisations globale des transferts afin d’estimer les concentrations de radionucléides qui pourraient arriver dans les aquifères proches de la surface.

 

En savoir plus sur les modèles numériques sur la gestion des déchets radioactifs

 

La simulation numérique des phénomènes complexes

Carte géologique simplifiée du bassin de Paris et localisation du site du projet Cigéo

Simulation du relâchement et de la migration des radionucléides pour le projet Cigéo (Source : IRSN) 

L’IRSN utilise la simulation numérique pour tester la vraisemblance des hypothèses formulées par l’Andra quant au fonctionnement du stockage sur de longues échelles de temps.

Dans cet objectif, l'Institut dispose de ses propres modèles pour évaluer l’influence des incertitudes liés aux phénomènes complexes et aux longues échelles de temps, sur le fonctionnement du stockage :

  • Modéliser le comportement géomécanique des ouvrages de stockage dans la formation géologique, comme l’apparition et l’évolution d’une zone endommagée dans la roche argileuse, l’effet hydromécanique sur la roche de la chaleur dégagée par les déchets de haute activité et le comportement post-fermeture des ouvrages souterrains ;

 

  • Modèliser les écoulements souterrains autour du stockage dans l’objectif de pouvoir évaluer les temps de transfert et les chemins préférentiels de l’eau vers la surface ;

 

  • Simuler le relâchement et la migration des éléments radioactifs depuis les colis de stockage vers l’environnement géologique et modéliser les paramètres physico-chimiques dans un stockage géologique.

 

En savoir plus sur la simulation numérique des phénomènes complexes

 

Les programmes de recherche de l’IRSN

Recherches à la station expérimentale de Tournemire, dans l'Aveyron

Installation d’un télescope pour la tomographie par muons afin d’étudier les rayonnements cosmiques et le comportement des roches à la station expérimentale de Tournemire (Viviane Dalles/Signatures/IRSN)

La recherche de l’IRSN sur les déchets est ciblée sur les enjeux de sûreté. Pour alimenter son expertise des stockages géologiques, l’IRSN concentre ses efforts sur les domaines suivants :

  • Connaître la géologie de la roche-hôte. Les formations géologiques présentent des hétérogénéités, notamment des failles, qui pourraient drainer les radionucléides vers les formations calcaires aquifères supérieures ou inférieures. Même si la roche-hôte argileuse est réputée peu propice à ces phénomènes, leur détection est indispensable.

 

  • Prévoir le comportement mécanique de la roche. Un stockage de déchets radioactifs en couche géologique profonde impose de procéder à différentes excavations pour réaliser les descenderies, les puits, les galeries et les alvéoles de stockage. Cela modifie nécessairement, autour de ces ouvrages, le champ de contraintes au sein de la roche.

 

  • Évaluer les transferts de radionucléides dans la roche. La sûreté d’un stockage de déchets radioactifs dans le sous-sol repose, en France, sur le principe de barrières multiples de confinement à long terme : le colis de déchets, la barrière entre le colis et la roche, et la barrière géologique (la roche).

 

  • Vérifier que les colis de déchets assurent le confinement des matières radioactives. Plusieurs programmes de recherche de l'IRSN sont destinés à vérifier si les différents colis répondent à ces objectifs.

 

  • Assurer le scellement final d’un stockage en fin de période d’exploitation quand les différentes galeries et liaisons entre la surface et le fond du stockage seront progressivement remblayées et les alvéoles de stockage scellées.

 

  • Évaluer les perturbations dues aux infrastructures. L’incorporation de matériaux exogènes pour conditionner les déchets et pour construire les infrastructures souterraines nécessite d’évaluer les perturbations induites d’une part, sur l’argilite et ses propriétés de confinement et d’autre part, sur les différents matériaux et leur durabilité.

 

 

En savoir plus sur les programmes de recherche sur la gestion des déchets radioactifs

 

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