Brevet FR2543352A1 — publié le 19840928

La présente invention concerne la gestion des déchets radioactifs, notamment par stockage. On se réfère couramment, dans la littérature concer- nant les déchets nucléaires, à des déchets solides qui peuvent être simplement enfouis sous une couverture de terre et qui constituent des déchets peu concentrés Les déchets qui dégagent de la chaleurqui sont très concentrés, contiennent des liqueurs très actives de retraitement du combustibles Des déchets de concentration intermédiaire constituent des matières solides comprises entre ces catégo- ries, et l'invention concerne cette dernière catégorie. Les procédés existant et proposés pour le stockage ou l'élimination des déchets radioactifs et/ou toxiques solides (cette expression recouvrant le combustible nucléaire irradié et les produits concentrés de fission) comprennent un enfouissement au sol ou l'élimination dans l'océan ou dans le fond d'un océan ou d'une mer profonde Les principaux risques présentés par ces procédés sont les suivants i l'ingestion par l'homme, par exemplelorsqu'il boit de l'eau potable s'écoulant par l'intermédiaire des réserves terrestres ou lorsqu'il mange du poisson ou d'autres produits alimentaires de la mer qui ont prélevé une certaine activité et/ou toxicité dans la mer ou l'océan, et ii-des interférences non autorisées avec les déchets. L'établissement de la sécurité de l'enfouissement à terre dans les eaux potables souterraines nécessite une étude soigneuse et poussée de l'hydrologie du milieu environnant Bien que les vitesses de migration puissent être faibles, la concentration de l'activité et/ou de la toxicité dans une zone d'eau potable peut être appréciable au bout de périodes très longues Cependant, si la migration éventuelle de l'activité et/ou la toxicité évite les régions contenant l'eau potable et atteint finalement la mer, la dilution et la dispersion s'effectuent naturellement et donnent des garanties notables de sécurité par rapport à l'élimination au voisinage d'eaux potables souterraines. D'autre part, l'élimination dans le fondd'un océan profond ou sous la surface du fond d'un tel océan implique une préparation très élaborée des déchets afin qu'ils puissent être transportés dans des secteurs publics et le respect de contraintes réglementaires portant sur les concentrations et les quantités totales d'activité et/ou de toxicité pendant les opérations d'élimination Des problèmes supplémentaires sont posés par la possibilité d'interférences non autorisées et par les difficultés de la localisation précise, de l'inspection et du contrôle. L'invention concerne un procédé de stockage de déchets radioactifs qui comprend le dépôt des déchets au-dessous du sol,à un emplacement proche du rivage de manière que l'évacuation d'eau qui peut s'être écoulée dans le volume utilisé puisse être dirigée vers la mer ou de manière que les déchets se trouvent au-dessous des eaux côtières peu profondes ou de la laisse Il est avanta- geux, sinon primordial, d'incorporer à proximité des déchets radioactifs ainsi éliminés, un matériau d'absorption qui accroît la protection contre la migration des radionucléides. L'invention concerne aussi des installations d'élimi- nation des déchets radioactifs par stockage, mettant en oeuvre le procédé précité. D'autres caractéristiques et avantages d'installations de stockage de déchets radioactifs selon l'invention ressor- tiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une élévation en coupe partielle schématique d'une installation dans laquelle l'évacuation est assurée vers la mer, la figure 2 est une vue agrandie en plan d'une des cellules de stockage représentées sur la figure 1, la figure 3 est une vue de bout, en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2, -35 la figure 4 est une coupe partielle suivant la ligne IV-IV de la figure 2, la figure 5 est une vue partielle en plan de l'ensemble de l'installation représentée sur la figure 1, représentant des détails des arrangements de transport, la figure 6 est une coupe schématique représentant la disposition des collecteurs d'évacuation de l'installa- tion représentée sur la figure 1, la figure 7 est une vue de bout d'une autre installation dans laquelle l'évacuation s'effectue vers la mer, la figure 8 est une vue en plan d'une installation dans laquelle les déchets sont stockés au-dessous de la laisse, la figure 9 est une coupe suivant la ligne IX-IX de la figure 8, la figure 10 est une coupe suivant la ligne X-X de la figure 8, et la figure 11 représente schématiquement comment l'emplacement d'une installation telle que représentée sur les figures 8 à 10 est déterminé. La figure 1 représente une installation de stockage de matériaux radioactifs, formée de plusieurs cellules 1 fabriquées spécialement et capables de contenir chacune un grand nombre de tonnelets à stocker contenant le matériau radioactif. La figure 2 représente en plan un exemple de cellule, la position des tonnelets de déchets étant indiquée par les cercles portant la référence 2 Chaque cellule 1 est réalisée à partir de murs latéraux et d'extrémités 3 de béton et d'un fond 4 (figure 3) Les cellules sont laissées avec leur partie supérieure ouverte jusqu'à leur remplissage complet par les tonnelets La figure 2 représente aussi une partie du système de chargement des tonnelets, chaque tonnelet étant porté dans un château 5 de transport (voir figure 3) monté sur un boggie 6 sur des rails 7 placées entre les cellules adjacentes comme l'indique en particulier la figure 5 Ces rails 7 sont reliées à un seul rail 8 d'alimentation qui peut être raccordé aux rails 7 successi- vement par des plaques tournantes 9 (voir figure 5). Le rail 8 d'alimentation a une extrémité 10 à partir de laquelle le boggie 6 de transport peut être chargé en 4 2543352 provenance d'une liaison route-rail 11 à l'aide d'un pont roulant 12. On se réfère maintenant aux figures 2, 3 et 4 qui indiquent que les cellules sont chargées individuellement par le boggie 6 à l'aide d'un pont roulant 13 qui peut se déplacer sur une série de cellules, sur des rails 14. Le pont roulant 1,3 a des arrangements de blindage destinés à absorber le rayonnement pendant la mise des tonnelets en position et, lorsque le tonnelet supérieur a été disposé, un bouchon 13 de béton est mis en position Pendant l'opéra- tion de remplissage, un mur mobile de blindage 16 formé de béton est placé en amont de la rangée particulière en cours d'utilisation Des tuyauteries 17 sont destinées à verser du béton liquide entre les tonnelets 2 de manière que ceux qui contiennent du matériau radioactif puissent être fixés dans un blindage après positionnement Lestuyau- teries 18 d'eau d'évacuation sont placées à la fois au niveau supérieur et à un niveau inférieur comme indiqué en particulier sur les figures 1 et 3. Lesdispositifsde transport des tonnelets vers les cellules et de chargement dans ces cellules sont démon- tés et retirés lorsque l'installation est totalement occupée par les tonnelets et a été recouverte, comme décrit dans la suite du présent mémoire. Il faut noter, sur les figures 1, 2 et 4, qu'il reste des espaces entre les murs latéraux 3 et sous le fond 4 Ceci permet la mise en place d'un remplissage 19 d'un matériau de faible perméabilité, tel que de l'argile, dans les espaces laissés libres après remplissage complet de toutes les cellules Dans une variante, un garnissage de galets peut être utilisé de manière que l'évacuation soit améliorée En outre, comme l'indique la figure 1, un revêtement supérieur d'argile 20 est placé sur le toit des cellules formées par les bouchons 15 de béton Enfin, les cellules entourées d'argile sont recouvertes par une épaisseur importante de terre du sol formant un monticule 21 Il est avantageux que le monticule 21 et/ou le revêtement d'argile 20 comporte en outre un ou plusieurs adjuvants qui réduisent au minimum la migration des radionucléides. Des exemples d'additifs qui conviennent sont le calcaire et les déchets des minerais de fer, utilisés seuls ou ensemble, et/ou avec d'autres substances convenables. L'effet des adjuvants est d'ajuster ou de faciliter l'ajus- tement de la composition chimique de l'eau évacuée par les tranchées, notamment le p H et le potentiel d'oxydation de l'eau Un p H et un potentiel d'oxydation élevés réduisent la solubilité de la plupart des nucléides impliquées dans les déchets radioactifs, si bien que la lixiviation et la migration ultérieures sont réduires Des informations générales utiles sont contenues dans le rapport "A review of the sorption of actinides on natural minerais" de G W. Beall, CONF 8005107 Avril 1981, pages 262-286 (publié par USDOE). La figure 6 représente sous forme schématique comment les drains 18 peuvent être raccordés-à plusieurs drains 22 d'entretien disposés avec une pente suffisante pour que l'eau évacuée se collecte dans un réservoir 23. Plusieurs drains 24 ayant une pente analogue mais qui ne communiquent pas avec le réservoir collecteur 23 sont aussi disposés dans le sol audessous des drains 22 de surface L'eau provenant du réservoir collecteur 23 peut être contrôlée afin que tous signes d'évacuation de radio- activité soient déterminés et/ou elle peut être-transmise à un canal d'absorption avant évacuation dans la mer. Il est recommandé d'utiliser des arrangements de contrôle afin que le fonctionnement satisfaisant des raccords des drains soit déterminé et que des informations concernant la nappe phréatique à un moment particulier soient obtenues car, lorsque cette nappe est excessivement haute, elle peut être réglée par de nouveaux arrangements de drainage -La possibilité du contrôle de la manière indiquée précédemment augmente la sécurité globale de l'ensemble de stockage De tels arrangements peuvent mettre en oeuvre plusieurs trous de sondage communiquant entre les drains raccordés en un certain nombre d'emplacements de contrôle, et d'un poste de contrôle de la situation dans chacun des sondages de manière que le fonctionnement convenable du système d'évacuation puisse être démontré ou que l'existence et l'emplacement d'un défaut ou d'une condition perturbatrice soient déterminés, le cas échéant. La figure 6 représente la disposition générale des drains connectés, qui peuvent aboutir à un réservoir collecteur ( 23) dont l'activité de l'eau peut être contrôlée, la série de drains raccordés à la base des tranchées qui contiennent les déchets pouvant subir des prélèvements en des points choisis à l'aide de trous de sondage reliés à leurs extrémités à l'ensemble de contrôle associé au réservoir collecteur 23 Le niveau de l'eau dans chacun des trous de sondage donne une indication sur le niveau de la nappe phréatique Lorsque ce dernier niveau, à un moment donné, commence à poser des problèmes, des précau- tions, impliquant notamment une évacuation plus importante, peuvent être prises afin que le niveau soit abaissé. En outre, des trous choisis de sondage peuvent être remplis d'une solution d'un indicateur ou traceur, retenue à l'aide de remblais La détection de l'indicateur dans-les autres trous de sondage peut démontrer un raccor- dement et un écoulement satisfaisants et acceptables dans les drains raccordés, tout défaut indiqué de fonctionnement pouvant être supprimé par nettoyage des drains Tout bou- chage des trous de sondage (qui sont de préférence revêtus après enfoncement) par colmatage peut être supprimé par un soufflage léger en sens inverse On peut noter qu'un faible courant d'eau risque de circuler dans le système de contrôle étant donné l'infiltration naturelle dans les roches et autres couches Ceci peut être distingué du courant bien plus rapide dans le système des drains raccordés indiqué précédemment, bien que les deux courants se rassemblent lorsqu'ils atteignent l'ensemble de contrôle. La figure 7 représente un exemple d'installation ou d'arrangement qui abaisse le niveau de la nappe phréatique se trouvant au-dessous du dépôt, au niveau de la mer, et qui assure que l'eau n'est pas potable La figure repré- sente, en bout, une tranchée formant dans une terre côtière avec un drain 51 formant puisard qui descend en pente douce vers la mer perpendiculairement au plan de la figure, le niveau de la marée haute étant repéré par la référence 52 et celui de la marée basse par la réfé- rence 53, ces niveaux assurant un noyage à chaque marée. La tranchée est revêtue de rochesconcasséesgrossières 54 qui sont aussi utilisées pour le drain 51, et elle a des parois inclinées 55 de retenue formées de béton pour les déchets 56, ayant une partie supérieure 57 et une partie inférieure 58 d'un matériau absorbant, un lit de graviers 59 étant placé entre le fond 58 et le drain-revêtement de roches grossières Une couverture d'argile 60 et-une couverture supérieure 61 de terre sont aussi disposées Dans une variante non représentée, le drain peut comporter un plateau comportant un rebord afin que l'eau évacuée puisse être retenue avant de déborder en se dirigeant vers le drain Ceci permet le contrôle et la transmission par des canaux remplis d'un matériau absorbant, avant évacuation à la mer. On se réfère maintenant aux figures 8 à 1 i qui indiquent que plusieurs compartiments ou cellules 30 sont formés par des murs 31 de béton et un fond 32, ce dernier ayant une épaisseur importante d'argile 33. Les murs latéraux 31 sont séparés par des espaces permet- tant un remplissage d'argile 34 après le remplissage complet des compartiments Les arrangements de chargement des tonnelets 35 contenant les matériaux radioactifs sont analogues à ceux qu'on a décrit en référence aux figures 1 à 6 et ils sont démontés et retirés de la même manière à la fin des opérations. Un château 36 de transport porté par un boggie 37 sur des rails 38 déplace le chateau 36 afin que les tonnelets 35 puissent être prélevés par un pont roulant 39 se déplaçant sur des rails 40, les tonnelets étant disposés en rangs successifs dans les compartiments successifs 30 Le château 36 de transfert porté par le boggie 37 est alimenté à-partir d'une liaison route-rail 41 et d'un pont roulant 42 comme indiqué sur la figure 8. Lorsque des bouchons de béton 43 ont été mis en position à la partie supérieure de chaque pile de tonnelets 35 après disposition de béton autour de chaque rangée de tonnelets à l'aide de tuyauteries 44, un capuchon supé- rieur 45 d'argile est mis en position afin qu'il se raccorde aux garnissages latéraux 34. L'installation de stockage est avantageusement disposée juste en retrait de la côte et un procédé de construction, schématiquement illustré par la figure 11, comprend la construction d'un barrage temporaire 46 afin qu'il entoure l'installation de stockage et soit tourné vers l'extérieur, à partir de la côte L'opération est suivie du creusement à l'intérieur de la zone déli- mitée par le barrage et de la construction de l'instal- lation de stockage des déchets à un niveau inférieur à celui de la marée basse Après remplissage de l'instal- lation de stockage, coulée de béton et disposition du capuchon 45 d'argile, la totalité ou une partie du barrage 46 est retirée et la région 47 de stockage peut être noyée. Des galets et/ou d'autres matériaux absorbant les nucléides peuvent être utilisés comme remplissage placé sur l'installation de manière qu'un dépôt stable de vase et du matériau absorbant soit reformé par la mer. REVENDICATIONS 1 Procédé de stockage de déchets radioactifs, caractérisé en ce qu'il comprend le dépôt des déchets ( 2) au-dessous de la surface du sol, en position adjacente à la ligne côtière de manière que l'eau qui peut s'égoutter et qui a circulé dans le volume de stockage puisse être évacuée vers la mer, ou les déchets se trouvent au-dessous de la laisse ou de l'eau côtière peu profonde. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend l'incorporation d'un matériau absor- bant ( 57, 58) à proximité des déchets radioactifs ( 2), le matériau augmentant la protection contre la migration des radionucléides. 3 Installation de stockage de déchets radio- actifs par mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les déchets ( 2) sont déposés au-dessous du niveau du sol en position adjacente à la ligne côtière de manière que l'évacuation d'eau qui a circulé dans le volume de stockage puisse s'effectuer vers la mer, avec ou sans incorporation, à proximité des déchets ( 2), d'un matériau absorbant ( 57, 58) destiné à accroître la protection contre la migration des radionucléides. 4 Installation de stockage de déchets radio- actifs par mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractériséeen ce que les déchets ( 2) sont déposés au-dessous de la surface du sol, en position adjacente à la ligne côtière afin que les déchets se trouvent au-dessous de la laisse ou d'eau côtière peu profonde, avec ou sans incorporation, à proximité des déchets ( 2) d'un matériau absorbant ( 57, 58) destiné à accroître la protection contre la migration des radio- nucléides. Installation selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que le matériau absorbant ( 57, 58) est de l'argile, associé ou non à de la terre. 6 Installation selon la revendication 5, 1 O caractérisée en ce que l'argile ou la terre, ou l'argile et la terre contiennent un ou plusieurs adjuvants rédui- sant la migration des radionucléides. 7 Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle contient aussi du calcaire, des déchets de minerai de fer ou un mélange de ces deux matériaux. 8 Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend des cellules ( 1) ayant des parois et un fond de béton et destinées à contenir les déchets radioactifs dans des tonnelets ( 2), un dispo- sitif amovible ( 6) destiné au transport des tonnelets vers les cellules et à leur chargement par les parties supérieures ouvertes des cellules, des canaux de drainage ( 22) adjacents aux cellules et destinés à transmettre l'eau évacuée vers un réservoir collecteur ( 23), et un dispositif de contrôle de l'eau collectée de drainage, l'eau collectée étant évacuée vers la mer après contrôle donnant satisfaction, un matériau absorbant étant placé au-dessus, autour et au-dessous des cellules totalement occupées par les tonnelets et ayant des toits de béton placés sur elles. 9 Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comprend des trous de sondage débouchant dans un ensemble de canaux de drainage ( 22) qui sont raccordés, les trous de sondage étant disposés en des points choisis et étant reliés, à leurs extrémités, au dispositif de contrôle. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que les trous de sondage sont remplis d'une solution contenant un indicateur et retenue à laide de remblai. 11 Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend une tranchée formée dans une terre côtière, des cellules ( 1) destinées à contenir des déchets radioactifs, un drain ( 51) formant puisard pour la tranchée et disposé en pente vers la mer par l'intermédiaire d'un dispositif collecteur et de contrôle, les cellules ayant des parois inclinées de retenue ( 55) formées de béton, un matériau absorbant ( 57, 58) placé à la partie supérieure et à la partie inférieure des cellules totalement remplies, un lit de graviers ( 59) formant la base des cellules, des roches concassées ( 54) entourant les cellules et remplissant - la tranchée, et l'arrangement étant tel que l'eau de mer noie le drain formant puisard à chaque marée. 12 Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprenddes cellules ( 1) ayant des parois et un fond de béton et destinées à contenir des déchets radioactifs placés dans des tonnelets ( 2), un dispositif amovible ( 6) destiné au transport des tonnelets vers les cellules et à leur chargement dans celles-ci par leurs extrémités supérieures ouvertes, et un matériau absorbant placé au-dessus, autour et au-dessous des cellules totalement remplies des tonnelets et ayant des toits de béton placés sur elles.