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Le démantèlement des centrales et des installations nucléaires

Démantèlement : l’innovation facilite les chantiers

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Numérique, robotique et amélioration des techniques apportent désormais aux opérations de démantèlement une visibilité industrielle. Démantèlement à grande échelle des installations ou démantèlement d’une installation au plus tôt après son arrêt définitif ​deviennent possibles. Autres points cruciaux : la sûreté et la radioprotection des travailleurs ainsi que l'optimisation des flux de déchets radioactifs et de combustibles usés à évacuer.

 

Avec la mise en œuvre des programmes de démantèlement, les acteurs de la filière nucléaire ont initié des études afin de préparer et d’améliorer les techniques disponibles.

Robotique utilisée sur le chantier de démantèlement du réacteur de Chooz A
Pilotage à distance les opérations de démantèlement de cuves contaminées de la caverne des auxiliaires du réacteur EDF de Chooz A (Ardennes) (© IRSN/Dureuil)

Les innovations touchent tous les domaines : techniques de découpe, de décontamination et de caractérisations in situ, optimisation du traitement et du conditionnement des déchets. Sont également utilisées des innovations technologiques récentes telles que la simulation 3D, la réalité augmentée, la réalité virtuelle ou encore la robotique.

Par exemple, avec les progrès techniques pour conduire les opérations à distance, la radioprotection des travailleurs ne constitue plus un obstacle au démantèlement immédiat – au plus tôt après l’arrêt d’une l’installation. De même, les dernières innovations permettent d’améliorer en amont l’étude et la mise au point des interventions afin de les rendre plus performantes et fiables.

 

Confinement, coactivité, réacteurs de première génération : les recherches de l’IRSN pour améliorer le démantèlement

L’IRSN développe également des études et des recherches en support de l’expertise de sûreté des opérations de démantèlement.

Colis de déchets radioactifs de faible et moyenne activité à vie longue  au CEA de Cadarache
Colis de déchets radioactifs de faible et moyenne activité à vie longue au CEA de Cadarache (Bouches-du-Rhône) (© IRSN/Laurent Zylberman/Graphix-Images)

Dans le domaine du confinement des substances radioactives, l’Institut réalise des travaux visant à améliorer les connaissances relatives :

  • aux termes sources, aux caractéristiques des émissions et aux facteurs de remise en suspension de substances radioactives lors des chantiers de démantèlement tels que les opérations de découpe ou de décontamination ;

 

  • aux transferts d’aérocontaminants depuis la zone de travail vers les réseaux de ventilation en passant par les sas de confinement ;
  •  

  • au comportement des équipements, à savoir l’efficacité des dispositifs pare-étincelles et le comportement des filtres à très haute efficacité (THE) ;
  •  

  • à la métrologie (balise de radioprotection en milieu empoussiéré).

 

Les résultats sont capitalisés au travers de bases de données (BADIMIS et BADIANE) utilisées à des fins d’expertise.

 

Concernant le démantèlement des réacteurs Uranium Naturel Graphite Gaz (UNGG), une technologie de première génération aujourd’hui obsolète, et la reprise de déchets anciens, des travaux portent sur la modélisation des explosions hybrides solides/solides et leur application au cas des mélanges de poussières graphite/métaux.

Dans le domaine des sciences humaines, l’IRSN participe à des recherches sur la coactivité, autrement dit les risques liés aux situations dans lesquelles des équipes de cœurs de métier différents travaillent en même temps dans un espace commun.

S’agissant de la gestion des déchets radioactifs, des travaux fondés sur la géostatistique et la simulation de transport des éléments radioactifs dans le sous-sol ont été initiés afin d’anticiper la gestion des terres potentiellement contaminées. En vue de réaliser la caractérisation, l’IRSN a participé au développement d’outils de spectrométrie gamma in situ permettant la cartographie des éléments radioactifs.

Enfin, de nombreuses études et recherches réalisées pour les installations en fonctionnement sont exploitables pour le démantèlement : aérodispersion de contaminants dans les installations suite à un incident, études des feux de câbles, incendie de fûts, effets biologiques d’une contamination interne...

 

Déchets radioacitfs et combustible usés : la démarche de l'IRSN pour évaluer les fux

Afin d’apprécier les enjeux liés au démantèlement d’un grand nombre de réacteurs de manière rapprochée, l’IRSN a élaboré une démarche d’évaluation des flux annuels de combustibles usés et des déchets radioactifs. En 2015, cette démarche a été appliquée sur le parc EDF de 58 réacteurs à eau sous pression en exploitation.

Pour ce faire, plusieurs facteurs ont été pris en compte :

  • un calendrier d'arrêt définitif des réacteurs REP actuellement en exploitation en France ;
  • un phasage des opérations de démantèlement et d’assainissement avec pour hypothèse une fermeture simultanée des réacteurs d’une même centrale ;​
  • des mises en service de nouveaux réacteurs. En effet, ​ces nouvelles installations vont également générer des flux de combustibles usés et des déchets radioactifs.

 

Des informations et hypothèses additionnelles sont également nécessaires. Elles concernent par exemple la conception des réacteurs, la gestion de leur cœur, les quantités de combustibles usés entreposées dans les piscines de désactivation, la production de déchets quand le réacteur était en exploitation, l’activation et la contamination des matériels et des locaux.

Avec cette démarche, les éventuelles augmentations de combustibles usés et de déchets radioactifs évacués des réacteurs définitivement arrêtés peuvent se déduire des volumes produits par ces mêmes réacteurs dans leur phase d’exploitation.

Méthode d’évaluation des flux de combustibles usés et des déchets radioactifs

Méthode d’évaluation des flux de combustibles usés et des déchets radioactifs
 

Légende : DEM pour démantèlement ; CU pour combustible usé ; DR pour déchets radioactifs

 

Modalités d'arrêt définitif et de démantèlement, calendrier d’arrêt de production de l’ensemble des réacteurs d’une centrale ou modalités de gestion du combustible usé et des déchets, les paramètres prépondérants peuvent être identifiés et leur influence appréciée, notamment en recalculant les flux avec de nouvelles valeurs. En corollaire, il est possible d’ajuster les paramètres prépondérants afin d’obtenir une cohérence entre les estimations de flux annuels de combustible usé et de déchets et le dimensionnement des moyens de gestion associés disponibles ou prévus.

Parmi les paramètres prépondérants, le calendrier d’arrêt de production de l’ensemble des réacteurs n’est pas connu. Des hypothèses sont alors utilisées, à savoir un arrêt progressif des réacteurs à la même cadence que leur mise en service ou davantage étalé. Des hypothèses en termes de mises en service de nouveaux réacteurs peuvent aussi être combinées avec les précédentes.

Enfin, l’estimation réalisée 2015 n’intégrait pas d’autres facteurs fondamentaux d’un démantèlement à grande échelle, à savoir les moyens humains, compétences et connaissances nécessaires, l’organisation prévue et le modèle économique associé.

 
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