Visite du laboratoire CIGEO – Futur site de stockage géologique des déchets radioactifs

J’ai visité le site CIGEO de l’Andra, notamment le laboratoire souterrain qui réalise des essais en amont de la construction du site de stockage des déchets radioactifs. Je me suis intéressée aux aspects matériaux et construction des galeries.

Le laboratoire est un ouvrage qui permet de réaliser des essais en amont de la construction des galeries de stockage. Petit schéma disponible sur le site de l’Andra :

Le futur centre permettra de stocker des déchets de haute activité (HA) et moyenne activité à vie longue (MA-VL). Chaque type de déchet aura sa propre zone et mode de stockage. Cette vidéo explique comment les déchets seront stockés.

La taille des alvéoles de stockage dépend du type de déchet. Pour les déchets HA, les alvéoles sont de 70cm de diamètre pour le stockage des HA et environ 8m pour les MA-VL. Avant de construire le centre de stockage, des essais sont réalisés dans un laboratoire situé à la même profondeur et dans le même contexte géologique que le centre. Cela permet de déterminer les meilleures options de construction en fonction des conditions et zones constitutives du centre de stockage, sachant qu’une partie des essais ont bien sur déjà été réalisés.

On parle des matériaux constituant 2 des 3 barrières permettant d’isoler les déchets radioactifs de l’environnement et de l’homme.

– l’ouvrage de stockage

– l’environnement géologique

La troisième étant le colis de déchets mais je ne l’aborderai pas ici.

Voici les sujets étudiés (liste non exhaustive), sachant que je ne parle ici que de la partie essais, il y a bien sûr une phase d’évaluation et/ou simulation numérique en fonction des sujets.

Sur la structure géologique
La couche géologique dans laquelle le laboratoire et le futur centre de stockage sont/seront construits est déterminante : une roche argileuse peu perméable (l’eau y diffuse de manière très lente) et stable depuis environ 160 millions d’années.

Des essais sont réalisés pour déterminer, par exemple, l’effet de la réalisation des tunnels sur la roche et ses propriétés. Il est important de déterminer comment la roche se comporte une fois le forage réalisé ou comment elle évolue avec la température ou encore en présence d’eau

Par exemple, à gauche, un système de mesure du mouvement de la roche au niveau d’un forage pour déterminer en fonction de la distance au forage principal (qui peut générer plus de contrainte sur cette roche) si la structure et les propriétés de la roche sont modifiés ou non.

Il semblerait que la structure soit impactée sur une très faible distance par rapport au parement du tunnel. Les mesures permettent de déterminer si la création d’une alvéole pour le stockage des HA ne génère pas de modification du comportement de la roche.

Le sens de création des tunnels et de la structure des zones de stockage est également étudié. L’argile est une roche anisotrope. Cela signifie qu’en fonction du sens de la sollicitation mécanique, son comportement peut être différent.

Cette étude permet de déterminer s’il y a des orientations à privilégier dans la construction des galeries/alvéoles. Le comportement anisotropie (=comportement dépendant du sens de sollicitation) éventuel est étudié et son niveau, c’est-à-dire à quelle échelle elle s’observe.

Des alvéoles de 70cm de diamètre et 40m de long sont creusées pour tester leur réalisation.

Ces alvéoles qui seront construites dans le centre de stockage doivent permettre de stocker les déchets HA.

Les technologies de soutènement des galeries
Plusieurs solutions sont étudiées pour déterminer les plus intéressantes pour renforcer/maintenir les galeries sur la durée de stockage prévue. L’objectif est de tester des technologies en fonction du contexte

Un exemple (à gauche) de structure flexible avec des armatures métalliques et un maintien du parement par du béton projeté. Cette technologie est classique, très utilisée dans les mines et certaines structures souterraines.

A droite vous avez des voussoirs c’est à dire des éléments en béton formant un arc une fois assemblés. Ils contribuent par exemple à la construction de tunnels. Ici ils sont réalisés/coulés en place.

Des capteurs permettent de déterminer l’évolution de leur comportement une fois coulés sur place avec les conditions climatiques du tunnel et sa configuration.

Dans ce cas de figure (à gauche), ils ont préfabriqués en usine et installés sur place un peu comme des lego, avec une géométrie très spécifique qui permet de faciliter la mise en place de chaque élément.

Le dernier élément placé, la clé de voute, est reconnaissable parce qu’il est biseauté des deux côté et « glissé » en dernier pour bloquer la voute.

Ce sont des structures assez classiques en construction de tunnels ou d’ouvrages souterrains, mais le contexte rendent cette construction assez exceptionnelle.

Des matériaux compressibles sont également utilisés pour permettre une meilleure adaptabilité de la structure en cas de mouvement de la roche, juste après la construction ou sur sa durée de vie.

La composition du béton
Elle est également testée pour déterminer celle qui sera la plus durable dans ce contexte. Je ne vais entrer dans le détail mais en fonction de la nature chimique de la roche, des éventuels effluents en contacts ou humidité, de la température…

Bref, un béton ça se dimensionne en fonction de l’environnement d’exposition, et dans ce cas spécifique il faut trouver la meilleure formule pour chaque cas de figure. L’objectif étant que le parement soit le plus durable possible

Les aciers
Plusieurs systèmes de protection des aciers, qui serviront à stocker les colis de déchets, sont également testés. Ces tubes métalliques doivent résister notamment celle de la roche. Plusieurs solutions sont testées pour diminuer les vitesses de corrosion.

Il y a également les effets de synergie à étudier, il est rare qu’un processus soit lié à un seul phénomène. L’ensemble des phénomènes associés à une structure et à son environnement sont à prendre en compte quand on souhaite déterminer sa durée de service.

Une fois les déchets stockés, le site de stockage sera bouché par de la bentonite. C’est une argile qui gonfle en présence d’eau et qui est très stable une fois sa structure définitive obtenue. On l’utilise dans certains cas pour l’étanchéité des ouvrages.

Son comportement est également étudié, notamment parce que les matériaux qui gonflent en présence d’eau peuvent être sensibles aux phénomènes répétés de séchage/humidification. Mais dans un contexte comme celui-ci, où il y a un confinement de la zone, ce risque est très faible.

L’interaction entre les différents matériaux utilisés dans ce contexte très spécifique est étudiée, afin de déterminer pour chaque type de déchet stocké, la meilleure configuration en termes de construction et de choix des matériaux.

Parce que la dégradation des matériaux est un phénomène qu’on ne peut pas stopper. On peut réduire considérablement sa vitesse (plusieurs milliers d’années voire plus) mais pas la stopper complètement. Plus on étudie l’évolution d’un ouvrage au plus près des conditions réelles, plus l’anticipation des phénomènes est fine et fiable.

Pour conclure

Il ne faut pas penser que le stockage géologique des déchets radioactifs est une spécificité française. Il y a un consensus international sur le sujet et des laboratoires y sont construits ou exploités comme en France.
Comme l’explique l’IRSN.

En tout cas vous pouvez imaginer qu’avec ce combo matériaux + génie civil, intérieurement c’était la fête !

Pour plus de précisions sur le projet en lui-même, dont la construction devrait débuter en 2023/2024 vous avez bien sûr le site de l’Andra avec pas mal de vidéos. Je vous conseille également la vidéo du Réveilleur.

Et un article du blog de Tristan Kamin concernant le principe du stockage géologique.

Petit lien vers le Thread Twitter :

https://twitter.com/Kako_line/status/1309905124039569408?s=20

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