Du fait de leur niveau de radioactivité et leur durée de vie, ils seront stockés au Centre industriel de stockage géologique Cigéo. Les déchets HA sont intégrés dans une matrice de verre, ils sont ensuite coulés dans un colis en inox. Un colis de déchets HA contient environ 400 kg de verre pour environ 70 kg de déchets. En attendant la création du stockage profond Cigéo, ils sont entreposés notamment à l’usine de retraitement AREVA de La Hague (Manche), placés dans des installations confinant la radioactivité. Plus d'informations : www.sfen.org

1. Etat de la Recherche & Développement sur le stockage
géologique de déchets HA - MA-VL et FA-VL :
quelques éléments
SFEN - 21 mai 2014
Frédéric PLAS - Directeur de la R&D
DRD/DIR/14-0149

2. Préambule
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3. Les différentes catégories de déchets radioactifs
en France
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Période longue > 31 ans
Carbone 14 : 5 700 ans
Plutonium 239 : 24 000 ans
Uranium 238 : 4,5 milliards d'années
31 ans
Polonium 214 : 164 microsecondes
Oxygène 15 : 2 minutes
Iode 131 : 8 jours
Cobalt 60 : 5 ans
Tritium : 12,3 ans
VC
VL
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4. Les déchets FA-VL
Déchets « radifères » provenant du
traitement de différents minerais contenant
Déchets « de graphite » produits lors du
démantèlement des réacteurs nucléaires de
première génération
Objets radioactifs (ex : fontaines au radium)
ou sources scellées (paratonnerres,
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5. Les déchets MA-VL
Constitués essentiellement
Eléments de structures des combustibles usés
retraités (coques, embouts, gaines)
Déchets liés au fonctionnement, à la
maintenance et au démantèlement des
installations nucléaires (EDF, CEA, Areva )
Initialement sous forme liquide ou solide -
conditionnement sous forme de colis de
déchets avec des enveloppes en béton ou en
acier
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6. Les déchets HA
Essentiellement les résidus, hautement
radioactifs et non réutilisables issus du
retraitement des combustibles usés
Calcinés sous forme de poudre puis
incorporés à une pâte de verre.
Le mélange est coulé dans une colis en
inox
Entreposés sur leur site de production dans
de la création du stockage profond
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7. Le stockage des déchets radioactifs
Stockage = solution de référence (loi de 2006)
Concepts de stockage adaptés aux types de déchets
en France, trois solutions de stockage mises en ou à
afin de prendre en charge des déchets radioactifs
SFEN - 21 mai 2014
Le stockage de surface > FMA-VC et TFA
90 % des déchets produits chaque
année
Le stockage à faible profondeur, entre
-VL
Le stockage profond, à 500 mètres (à
-VL (Cigéo)
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8. Les projets de stockage et les centres de stockage
FMA-VC
HA-VL
MA-VL
FA-VL
TFA
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Centre Manche
(fermé - en surveillance)
Centre
(en exploitation)
Centre
(en exploitation)
Centre Manche
Centres Aube (CI2A)
Centre de Meuse/Haute Marne
Projet Cigéo
(Centre de Meuse / Haute-Marne)
Projet FA-VL
(Codecom de Soulaine-Dhuys)
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9. Simulation
numérique
Les grandes composantes de la R&D
(hors Sciences Humaines et Sociales)
SFEN - 21 mai 2014
Radionucléides
et
Toxiques
DRD/DIR/14-0149

10. Les grands objectifs de la R&D
Dimensionnement/conception
Optimisation technico- économique
Définition des Spécifications Techniques de Besoins des composants
Définition/amélioration des filières
Evaluation de sûreté (exploitation et après fermeture)
Gestion flexible et progressive des stockages
Observation et surveillance des stockages et de leur environnement
composants dans le temps
Exploitation et après fermeture
Évaluation des performances des composants en lien avec leurs fonctions
de sûreté
Quantification des indicateurs de sûreté (dose)
Contribution à la surveillance réglementaire
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11. La définition et le planning de la programmation des
activités de R&D
Un processus itératif
Cadencé par les jalons/objectifs définis pour chaque projet et centre de stockage
en exploitation
Alimenté par :
Les différentes évaluations dont les activités scientifiques de font
Les expressions de besoins des autres unités de Andra
Associé aux avancées scientifiques réalisées dans les grands organismes de
recherche
Contraint par les compétences mobilisables
Une définition pour 4 ans et glissante sur 2 ans
Un changement important avec le programme 2013-2016
Une nouvelle structuration pour un programme transverse aux activités de
De nouveaux axes en cohérence avec le PNGMDR et les axes stratégiques de la
filière nucléaire
Un accompagnement de des projets Cigéo et FA-VL
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12. Le processus itératif
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Compréhension du
fonctionnement du système
Conception / architecture de
stockage / construction
exploitation - fermeture
Base de connaissances
scientifiques et
technologiques
Evaluation de performance
et de sûreté
Identification et analyse des
incertitudes et des marges
Analyse
Qualitative
Quantitative
(simulation
numérique)
Analyse
Arguments
multiples
Arguments
indépendants
R&D
DRD/DIR/14-0149

13. La R&D versus FA-VL
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14. Objectifs 2015
Principaux enjeux du projet pour 2015
Acquérir des données de sites et préciser le périmètre des déchets pouvant relever
stockage à faible profondeur
Définir les modalités éventuel projet de stockage pour son
insertion territoriale
Pour juin 2015, rapport Andra intégrant les résultats suivants
Résultats des études scientifiques, techniques et de sûreté stockage à faible
profondeur sur le site investigué et le périmètre de déchets associé
Bilan des études menées sur les scénarios de gestion des déchets de graphite et bitumes
classés « FA-VL » par le CEA avec ou non de relancer la recherche site de
stockage à une centaine de mètres (sous couverture intact)
Rapport relatif aux travaux du comité de pilotage du projet de territoire du site investigué
Analyse géologique des autres sites INB
Sur la base de de ces études et recherches, pourra décider les
orientations pour la suite du projet
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15. Principales actions
Acquisition des données de site
La Communauté de communes de Soulaines a donné son accord pour la réalisation
géologiques sur son territoire sous conditions de
Mise en place d'un comité de concertation pour définir les modalités d'accompagnement du projet
Transmission des informations sur le projet en notamment sur les instances existantes
que sont la commission locale du CSA et la commission locale et de
suivi du Cires
Investigations géologiques en cours
Caractérisation des déchets et R&D sur le traitement des déchets
Consolidation des inventaires des déchets radifères et TFA
Analyse des scénarios de gestion des déchets de graphite et bitumes
Étude de sûreté pour définir du projet
Détermination des éléments de conception du stockage
Sur la base des données de site
Adaptation aux caractéristiques des déchets
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16. Caractériser les formations argileuses cibles
Volume et géométrie des formations argileuses
Propriétés mécaniques (réalisation des ouvrages du stockage)
Caractériser les propriétés hydrodynamiques du secteur
Aquifères, zones
Modèle et de transfert des aquifères
Evaluer la stabilité du site pour la durée de vie du stockage
Aléa sismique
Objectifs de la campagne de reconnaissance
en lien
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17. Positionnement des plates-formes de forages et
des profils de géophysique légères
Localisation et nature des travaux de reconnaissance
SFEN - 21 mai 2014
Forages géologiques
Forages hydrogéologiques
Campagne géophysique (120 km
de profils acquis)
Campagne géotechnique
Etude de cartographie géologique
(250 km2)
Etude de de surface
(400 km2)
Plateforme 3 - Epothémont
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18. La série crétacée de la région de Soulaines
Aquifère
Aquifère
Formation
du Gault
Argiles à
Plicatules
Extrait de la carte géologique de Soulaines 1/250 000ème, Andra 2014
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19. Scénarios de gestion des déchets de graphite
Les travaux récents en matière de caractérisation et de R&D sur le
Stockage dédié de
graphite
Tri
Décontamination +
gazéification
Décontamination
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20. La R&D sur le traitement des déchets de graphite
Déchets de graphite FA-VL issus du
démantèlement des réacteurs UNGG français
La R&D sur le traitement thermique
Collaboration EDF/Andra
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Déchets de
graphite
Traitement :
extraction
sélective de
certains RN
Radionucléides
extraits
Conditionnement Cigéo
Graphite
partiellement
décontaminé
Gazéification
Stockage à faible
profondeur
Cendres
Rejet 12CO2 avec
très faible
teneur 14CO2
Conditionnement
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Exemple de schéma de traitement

21. La R&D versus Cigéo
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22. Les grandes étapes de la R&D vs Cigéo (planning initial)
SFEN - 21 mai 2014
Loi de 1991 Loi de 2006 Post-DAC
1991-2005 2006-2017 > 2017
Faisabilité du stockage
dans la couche du
Callovo-Oxfordien sur
le site de
Meuse/Haute Marne
Demande
création du stockage
Optimisation du
stockage
Vers une mise en
du stockage
Phase industrielle
prototype
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23. Phase 1991 2005
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24. Les étapes de la R&D vs Cigéo de 1991-2005
1992-1994 : Etude du site pour les laboratoires de recherche souterrains
Mission de consultation dirigée par le Député Christian Bataille
Sélection du site sur la base de sites volontaires
2 types de roches, 4 sites présélectionnés :
Granit : Vienne
Argile : Gard, Meuse, Haute-Marne
1994 - 1996 : Etude géologique du sol/de la surface sur
les 4 sites présélectionnés, par rapport aux critères de
sûreté définis par l'ASN (règle de sûreté basique de 1991)
Couche d'argile de 150 m d'épaisseur dans la Meuse/Haute-Marne,
profondeur d'environ 500 m
Couche d'argile épaisse de haute résistance dans le Gard
(profondeur d'environ 700 m)
Granit sous couverture sédimentaire dans la Vienne
1996 : Demande de 3 LRS,
Revue en 1997-1998 par le CNE (Commission nationale d'évaluation) et l'ASN
1998 : Laboratoire Souterrain (LS) autorisé en Meuse/Haute-Marne
1998 - 2005 : Construction et fonctionnement du LS afin de recueillir les données
de base nécessaires à l'étude de faisabilité et de sûreté de 2005
SFEN - 21 mai 2014
X
X
DRD/DIR/14-0149

25. Les objectifs de la R&D vs Cigéo de 1991 à 2005 :
démontrer la faisabilité du stockage
Caractérisation
Du milieu géologique à et sur le prochain million
Du comportement des matériaux (Béton, argile et aciers) du stockage en situation de
stockage et des interactions avec le milieu géologique
Du comportement des colis de déchets majeurs HA_MA-VL et des combustibles usés
Du comportement des Radionucléides dans les matériaux et le milieu géologique
Evaluation de du stockage aux différentes échelles de temps et
Modélisations et simulations numériques
Des essais technologiques coordonnés avec les expérimentations scientifiques
(entre 2001 et 2005)
Etudes préliminaires permettant un pré-dimensionnement
Travaux de construction des infrastructures et de service du laboratoire souterrain
assurant un premier retour sur les méthodes de construction
Premiers prototypes industriels (colis MA-VL, projet ESDRED : mécanique et barrière
ouvragée)
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26. La caractérisation du milieu géologique
Les investigations sur site
Forages
> 100
Quelques milliers de mètres de carottes
Plusieurs dizaines de milliers
Reconnaissance sismique
Une campagne sismique 2D : 200 km de lignes
1300 km de lignes sismiques acquises par pétrolière et
retraitées
Une campagne sismique 3D de 4 km² sur le site du Laboratoire de
recherche
Les investigations dans le laboratoire souterrain
Suivi du creusement du puits
Galerie expérimentale de 40 mètres au niveau 445 m (toit du Callovo-
Oxfordien)
750 mètres de galerie au niveau 490 mètres (milieu de la couche)
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27. La caractérisation de la couche du Callovo-Oxfordien (1/2)
2 orientations de fracturation
N40°E & N140 à 150°E
Tectonique surtout tertiaire
Orientation des contraintes
stable depuis 20 Ma
SFEN - 21 mai 2014

28. La caractérisation de la couche du Callovo-Oxfordien (2/2)
Très faible perméabilité
Mesurée à différentes
échelles
Similaire entre mesures in
situ et mesures sur
échantillons
Faibles coefficients de diffusion
Faible variation des valeurs des
paramètres dans une zone de
250 km² autour du laboratoire
de recherche
SFEN - 21 mai 2014
Corrélation entre
forages
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29. Le cadre structural
Cadre structural bien appréhendé
Champ de contrainte stable depuis 20 Ma
Faible fracturation en dehors des grandes failles régionales
SFEN - 21 mai 2014
Marne
Gondrecourt
Joinville
Vittel
A du site du Laboratoire
Pas de faille de rejet > 2 m détectée par la sismique 3D
4 forages dirigés (1377 m 38 m de
fissures sans mouvement et pas les
propriétés hydrauliques
DRD/DIR/14-0149

30. La R&D sur les matériaux argileux de 1991 à 2005
Objectif majeur : fournir les modèles globaux de comportement des matériaux argileux en situation
de stockage
Orientations de la R&D entre 1991 et 2005
Une R&D centrée sur les ouvrages en bentonite
Barrière ouvragée, bouchons, scellements
Une priorité forte au comportement post-fermeture et une optique long terme
Une première approche des couplages : THM, Chimie-Mécanique, Chimie-rétention
Principaux résultats
Caractérisation des propriétés THMC des matériaux argileux
Propriétés thermo-hydro-
Hydratation et gonflement à différente échelles
Propriétés thermodynamiques
Effet de la température et du fluide poral
Interactions fer-argiles
Interactions ciment-argiles
Effets des rayonnements
Modélisation géochimie-transport dans les ouvrages et milieux argileux
Description thermodynamique puis cinétique
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31. La R&D sur les matériaux cimentaires de 1991 à
2005
Objectif majeur : Fournir les modèles
Orientation principales de la R&D entre 1991 et 2005
Une R&D focalisée sur les grands processus de dégradations chimiques des ouvrages
cimentaires, imposés par le milieu géologique et/ou par les déchets MA-VL, à long terme
Hydrolyse/Décalcification
Carbonatations (atmosphérique et en milieux saturés)
Attaques sulfatiques
Une R&D axée sur les couplages chimie/transfert dans les milieux saturés
Prise en compte de la température
Prise en compte de la réactivité aux interfaces avec les milieux argileux
Les principaux résultats
(à base CEM I et CEM V)
aux interfaces ciments/argiles
Fourniture des premiers éléments sur la formulation de bétons à faible chaleur
Premiers démonstrateurs technologiques (colis de déchets MA-VL)
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32. La R&D « corrosion des surconteneurs et chemisages
HA » de 1995 à 2005
Objectifs majeurs:
Choix de la famille de matériaux métalliques pour le sur-conteneur HA
Evaluation des risques de corrosion et premier dimensionnement des sur-
conteneurs HA
Orientation de la R&D entre 1995 et 2005
Analyse du comportement de 3 familles de matériaux :
Aciers non alliés
Alliages passivables (Aciers inoxydables, alliages de nickel)
Cuivre
R&D principalement axée sur :
la corrosion généralisée des aciers non alliés
(atmosphère humide, milieu argileux insaturé puis saturé)
Les risques de corrosion localisée
des aciers inoxydables et alliages base nickel
Les principaux résultats
Choix des aciers non alliés (corrosion généralisée prédominante, analogues industriels et
archéologiques )
Détermination des seuils de la corrosion en atmosphère humide et milieu
insaturé
Cinétiques de corrosion généralisée en milieu argileux
Influence de la saturation en eau du milieu
Influence de la température 90 C)
Evaluation des risques de corrosion localisée des aciers non alliés
Eléments sur :
Les risques de corrosion sous contrainte
La modélisation
SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149

33. La R&D sur les colis de 1991 à 2005
Objectif majeur : fournir les modèles de relâchement des radionucléides dans une optique de faisabilité du stockage
Orientation de la R&D entre 1991 et 2005
Une R&D focalisée fortement sur les
grandes familles de colis de déchets :
Combustibles usés (UOx principalement)
Déchets vitrifiés (Verres R7/T7 principalement)
CSD-C
Boues bitumées
Une R&D principalement axée sur le relâchement
en conditions saturées
Une R&D traitant surtout du comportement intrinsèque
des déchets et quelques couplages avec
Les principaux résultats :
Développement des modèles de relâchements :
Des déchets vitrifiés, intégrant une chute de vitesse puis une vitesse résiduelle
Des combustibles UOx
Des colis de boues bitumées (Modèle COLONBO)
Des CSD-C sur la base de vitesses de corrosion issues de la littérature
Des premiers éléments sur la production de gaz par radiolyse des matériaux organiques et cimentaires et par corrosion des
déchets métalliques
SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149

34. SFEN - 21 mai 2014
Essais technologiques (projet européen ESDRED) :
Démontrer à une échelle industrielle, la faisabilité
de construction, et de
fermeture du stockage
Les essais technologiques entre 2001 et 2005
DRD/DIR/14-0149

35. Le laboratoire souterrain (2000-2006)
SFEN - 21 mai 2014
Experimental drift Experimental drift
Technical drifts
Main shaft
Auxiliary shaft
Technical drift
445 m
490 m
490 m
DRD/DIR/14-0149

36. Caractérisation de la zone endommagée autour des
galeries du Laboratoire souterrain
SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149

37. Caractérisation de la chimie des eaux du Callovo-Oxfordien
SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149

38. Caractérisation de la diffusion des solutés
SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149

39. Caractérisation du comportement THM des argilites sous
une charge thermique
SFEN - 21 mai 2014
Rock sensor
0
10
20
30
40
50
60
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Time [days from start of heating]
Temperature[ºC]
1203_TEM03
1203_sim03
Heater
TER1203_TEM3
0.6 m
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Time [days from heating]
Overpressure[MPa]
1401_P01 1401_sim_01
DRD/DIR/14-0149

40. La zone de transposition
SFEN - 21 mai 2014
Transposition des propriétés du
Callovo-Oxfordien obtenues sur
le site du laboratoire
+ Critères
Critères géométriques
Profondeur < 630 m (milieu de la
couche)
Epaisseur > 130m
Critère structural
À plus de 1km des failles
majeures
Critères lithologiques
Epaisseur du niveau R0 > 65m
% silts < 20-30 %
250 km²
DRD/DIR/14-0149