Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Cigéo, le projet français de centre de stockage profond de déchets radioactifs, sera conçu pour stocker, dans une installation souterraine implantée dans une couche géologique, les déchets radioactifs de haute activité et moyenne activité à vie longue, produits par les installations françaises depuis le début des programmes nucléaires. L’exploitation du centre s’étendra sur une centaine d’années durant lesquelles et au-delà la sûreté de l’installation devra être maintenue et la radioactivité confinée pour protéger les êtres humains et l’environnement. Depuis plus de 30 ans l’Andra mène des travaux de R&D. Dans le cadre des alvéoles de déchets de haute activité, elle étudie l’évolution des principaux composants métalliques, le chemisage et le conteneur de stockage, sous l’effet combiné des processus mécanique et de corrosion afin d’identifier les matériaux aux propriétés les plus robustes et durables pour pallier ces difficultés.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Valérie MAILLOT : Ingénieure Matériaux - Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (Andra), - Châtenay-Malabry, France
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Didier CRUSSET : Docteur en Chimie-Physique - Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (Andra), - Châtenay-Malabry, France
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Frédéric BUMBIELER : Ingénieur Mécanique, Docteur en Mécanique des Matériaux - Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (Andra), - Châtenay-Malabry, France
INTRODUCTION
Le centre de stockage Cigéo (Centre industriel de stockage géologique) est le projet français de centre de stockage profond de déchets radioactifs. Il sera conçu pour stocker les déchets hautement et moyennement radioactifs et à durée de vie longue produits par l'ensemble des installations nucléaires actuelles, jusqu'à leur démantèlement, et par le traitement des combustibles usés utilisés dans les centrales nucléaires.
La corrosion des aciers non alliés pour le stockage de déchets radioactifs en couche géologique profonde fait l’objet de travaux de R&D depuis plus de 30 ans. Ils couvrent notamment différents milieux géologiques (granite, argile), divers concepts en termes de matériaux environnants (argile gonflante, roche argileuse hôte, milieux cimentaires) et plusieurs conditions physico-chimiques (température jusqu’à 90 °C, milieu saturé d’eau, milieu non saturé d’eau, milieu type atmosphère avec des humidités relatives allant du sec à 100 %, condition aérée/oxydante à condition anoxique, rayonnement gamma…) couvrant le domaine d’évolution attendue en situation de stockage. Ces travaux bénéficient par ailleurs de ceux menés pour d’autres applications, comme la géothermie ou l’industrie pétrolière, et exploitent l’étude des analogues archéologiques, notamment pour la compréhension des mécanismes de la corrosion sur des échelles de temps de plusieurs centaines d’années.
Le comportement mécanique a également été étudié expérimentalement et par simulation numérique. Les modes de ruine considérés sont le flambement confiné pour le chemisage et la fissuration ductile pour le conteneur de stockage.
Spécifiquement pour les alvéoles HA (haute activité), l’Andra (Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs) a retenu des aciers bas carbone de type nuance pétrolière (ou avec des spécifications similaires) afin notamment de garantir une faible sensibilité à la corrosion sous contrainte et la fragilisation par l’hydrogène, compte tenu des chargements mécaniques de type anisotrope attendus en situation de stockage. À ce stade, il s’agit de l’acier API 5L X65 MS pour le chemisage et l’acier P285NH amélioré pour le conteneur de stockage.
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Corrosion des composants métalliques de l’alvéole HA
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3. Paramètres influençant le comportement des composants de l’alvéole HA
Dans l’alvéole de stockage des colis de déchets HA, les conteneurs de stockage et le chemisage sont exposés à un environnement qui évolue dans le temps, d’une atmosphère chaude et humide contenant de l’oxygène, jusqu’à un milieu anoxique saturé en eau à la température du Callovo-Oxfordien à long terme. Entre ces deux états extrêmes, l’alvéole est le siège de différents transitoires hydriques, thermiques et physico-chimiques .
Les surfaces métalliques des aciers de chemisage et de colis de stockage sont en contact avec des environnements de natures différentes en fonction de leur localisation et de l’évolution des paramètres THMCR (thermo-hydro-mécanique-chimique et radiologique) de l’alvéole. Le schéma de la figure 7 décrit les différentes interfaces mises en jeu.
Chacune des interfaces évolue dans le temps : présence ou non d’O2, saturation en eau, chimie (pH, Eh, Cl−, HCO3−…), température, contraintes mécaniques, rayonnements, micro-organismes… Les processus de corrosion des aciers ont donc été étudiés pour différentes conditions d’environnement hydrauliques/hydriques (eau liquide, eau vapeur), chimiques (milieu oxydant, milieu anoxique, pressions partielles de CO2) et géochimiques (eaux argileuses, mélanges d’eau et d’argilites déstructurées, argilites compactes, ajout d’un matériau de remplissage cimentaire). La température, les rayonnements, les contraintes mécaniques et les micro-organismes ont été analysés...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ANDRA - Dossier d’autorisation de création de l’installation nucléaire de base (INB) Cigéo, Pièce 7 – Version préliminaire du rapport de sûreté, Partie I Contexte, périmètres, démarche et référentiels. - Volume 1 (2022).
-
(2) - ANDRA - Dossier d’autorisation de création de l’installation nucléaire de base (INB) Cigéo, Pièce 7 – Version préliminaire du rapport de sûreté, Partie II Description de l’INB, de son environnement et de son fonctionnement et évolution du système de stockage après fermeture. - Volume 5 (2022).
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(3) - ANDRA - Dossier d’autorisation de création de l’installation nucléaire de base (INB) Cigéo, Pièce 7 – Version préliminaire du rapport de sûreté, Partie IV Volumes complémentaires répondant au III de l’article R. 593-16 du code de l’environnement. - Volume 13 (2022).
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(4) - ANDRA - Dossier d’autorisation de création de l’installation nucléaire de base (INB) Cigéo, Pièce 7 – Version préliminaire du rapport de sûreté, Partie II Description de l’INB, de son environnement...
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