Brevet FR3001829A1 — publié le 20140808

PROCEDE DE STOCKAGE DE DECHETS RADIFERES DANS UN SOL SATURE D'EAU, A FAIBLE PROFONDEUR DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne le stockage des déchets radifères provenant, essentiellement de l'exploitation de minerais pour l'extraction de terres rares, de zirconium ou d'uranium, ainsi que de la dépollution d'anciens sites ayant historiquement abrités des activités utilisant du radium ou du thorium. Les déchets radifères contiennent du radium, de l'uranium et du thorium et exhalent du radon 222, qui est un gaz radioactif de période de 3,8 jours, dû à la désintégration radioactive du radium 226. Art antérieur et problème posé Les concepts de stockage de déchets radifères sont basés sur le principe d'éviter toute intrusion d'eau dans l'endroit où ils sont stockés. Ainsi, les cellules ou alvéoles, dans lesquels sont stockés ces déchets radifères, sont généralement placés dans des milieux relativement secs et éloignés de toute circulation ou ruissellement d'eau. Le but de l'invention est de proposer un concept différent du stockage à long terme des déchets radifères. Objet de l'invention L'objet principal de l'invention est donc un procédé de stockage de déchets radifères consistant à successivement : - placer ces dits déchets dans au moins une alvéole de stockage située au dessous du niveau d'une nappe phréatique dans un sol saturable en eau ; - recouvrir lesdits déchets, et - saturer le sol en eau pour limiter la circulation et les mouvements de l'eau autour des déchets, dans le but d'une part de maintenir ces déchets en condition anoxique pour en éviter ou retarder l'oxydation et d'autre part pour éviter la migration des radioéléments se trouvant dans les déchets radifères et notamment pour fixer le radon exhalé par les déchets le temps de sa décroissance radioactive qui dure environ 3,8 jours. De préférence, le procédé selon l'invention comprend les étapes suivantes : - creuser la au moins une alvéole de stockage dans ledit sol, sous le niveau de ladite nappe phréatique à une profondeur de 15 à 30 mètres ; - remplir la au moins une alvéole de stockage de déchets ; - couvrir l'ensemble avec une couche de confinement jusqu'au niveau de la nappe phréatique, surmontée d'une couche de remblais elle-même surmontée d'une couche végétale issue du remaniement des terres initialement excavées; - assurer la saturation du sol en eau, autour des déchets et dans la couche de confinement, Dans ce cas, la couche de confinement est de préférence en argile de faible perméabilité, compactée et a une épaisseur de 3 à 5 mètres. Dans ce cas, la couche de remblais est argileuse et a une épaisseur de 6 à 10 mètres. Le procédé selon l'invention s'utilise, de préférence, dans un sol argileux.25 Liste des Figures L'invention et ses caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante qui est accompagnée de quatre Figures représentant respectivement : Figure, 1 : en coupe, la préparation du site de stockage selon le procédé de l'invention ; Figure 2 : en vue de dessus, ce même site au même moment ; Figure 3 : en coupe, le même site pendant le remplissage des alvéoles de stockage, et Figure 4: en coupe, le même site, une fois les étapes du procédé terminées. Description détaillée du concept et du procédé selon l'invention En fait, le principe du concept selon l'invention consiste à stocker les déchets radifères dans une couche géologique de faible perméabilité avec une composante argileuse ou marneuse dominante et à une profondeur d'une dizaine à une trentaine de mètres. En référence à la Figure 1, on réalise, en premier, une excavation 1 à ciel ouvert, jusqu'au niveau de stockage envisagé, sous le niveau piézométrique dit « séculaire » de la nappe phréatique 2 en bas de laquelle on crée des alvéoles de stockage 3 . Ces dernières sont creusées à même le sol, de préférence argileux. Sur la Figure 2, on voit la zone de stockage 11 des alvéoles de stockage 3. Un bassin d'orage 12 est prévu à niveau un peu inférieur que celui de la base des alvéoles de stockage 3, la base su sol étant légèrement en pente. Ce bassin d'orage 12 permet de récupérer les eaux pendant la phase d'exploitation ou de remplissage des alvéoles de stockage par des colis de déchets. Puis, en référence à la figure 3, une plateforme 4 d'exploitation et de remplissage des alvéoles de stockage 3 est constituée. Les déchets sont conditionnés dans des conteneurs 5 et stockés dans chaque alvéole de stockage 3, sur plusieurs niveaux. Les vides résiduels entre les conteneurs 5 sont comblés par un matériau granulaire ou cimentaire. Comme le montre la figure 3, pendant la formation et le remplissage des alvéoles, ces derniers sont protégés de l'eau de ruissellement et des intempéries par un abri provisoire, puis par un bâtiment 9 pour la phase d'exploitation et de remplissage. Pendant la phase d'exploitation et de remplissage, la gestion du radon est fondée sur une ventilation naturelle des alvéoles, à travers le bâtiment dans lequel ils se trouvent, le bâtiment restant ouvert sur ses flans latéraux. En attendant que tous les alvéoles de stockage 3 soient remplis, ils sont recouverts d'une couche de protection provisoire 10 constituée d'argile. En référence à la figure 4, une fois remplis, les alvéoles de stockage 3 sont couverts d'une couche de confinement 6 en argile, de faible perméabilité, extrêmement compactée 6 de 3 à 5 mètres d'épaisseur, puis d'une couche argileuse de remblai 7 de 6 à 10 mètres d'épaisseur, puis d'une couche de protection végétale 8 reconstituant le niveau naturel du site et issue du remaniement des terres initialement présentes avant excavation. Après leur fermeture, un objectif fondamental est de protéger les personnes et l'environnement contre les risques liés à la dissémination des substances radioactives contenues dans les déchets, ainsi que l'exposition externe. Le procédé selon l'invention est prévu pour confiner les déchets radifères efficacement pendant quelques dizaines de milliers d'années. Le dispositif mis en oeuvre par ce procédé, pour assurer ces fonctions, doit rester disponible de manière passive. Ainsi, il est prévu d'isoler les déchets des phénomènes naturels, ainsi que des activités humaines banales. En dessous du niveau de la nappe phréatique 2, le sol doit être saturé en eau, de manière analogue à une éponge gonflée d'eau. En d'autres termes, on peut considérer qu'on noie les déchets radifères. Vis-à-vis des transferts par l'eau, la sûreté du stockage dépend des flux d'eau qui le traverse, de la cinétique de libération des éléments par les déchets et par les mécanismes d'interaction qui ralentissent les déplacements. On limite donc la circulation de l'eau pour limiter le relâchement des radionucléides et des toxiques chimiques, au plus près des déchets radifères. L'implantation d'une telle installation dans une couche d'argile de faible perméabilité permet donc de limiter la circulation de l'eau. On favorise ainsi la mise en place d'équilibre chimique et on contribue à la maîtrise des transports ou de la migration des solutés. Pour limiter l'oxydation des matériaux tels que de l'uranium, le stockage et la partie confinante de la couverture, à savoir la couche de confinement 6, seront implantés sous la nappe phréatique, pour favoriser le maintien des conditions anoxiques. De manière générale, plus l'espace poral des matériaux traversés est saturé en eau, plus la vitesse de propagation du radon est lente. On parvient ainsi à piéger le radon et éviter sa remontée en surface le temps de sa décroissance radioactive estimée à environ 3,8 jours. REVENDICATIONS1) Procédé de stockage de déchets radifères consistant à successivement: - placer ces dits déchets dans au moins une alvéole de stockage (3) située au dessous du niveau d'une nappe phréatique (2) dans un sol saturable en eau ; - recouvrir lesdits déchets, et - saturer progressivement le sol en eau pour limiter la circulation et les mouvements de l'eau autour des déchets, dans le but d'une part de maintenir ces déchets en condition anoxique pour en éviter ou retarder l'oxydation et d'autre part pour éviter a migration des radioéléments se trouvant dans les déchets radifères et notamment de fixer le radon exhalé par les déchets le temps de sa décroissance radioactive qui dure environ 3,8 jours 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - creuser la au moins une alvéole de stockage (3) dans ledit sol, à une profondeur de 15 à 30 mètres, sous le niveau de ladite nappe phréatique (2) ; - remplir la au moins une alvéole de stockage (3) de déchets ; - couvrir l'ensemble avec une couche de confinement (6) jusqu'au niveau piézométrique dit « séculaire » de la nappe phréatique (2), surmontée d'une couche de remblais (7) ; - assurer la saturation du sol en eau, autour des déchets et dans la couche de confinement (6). 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couche de confinement (6) est en argile de faible perméabilité compactée et a une épaisseur de 3 à 5 mètres. 4) Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la couche de remblais (7) est argileuse et a une épaisseur de 6 à 10 mètres.