Brevet FR3030611A1 — publié le 20160624

PROCEDE DE REMPLISSAGE DE SAIGNEES DANS UNE GALERIE DE STOCKAGE SOUTERRAIN DE DECHETS DESCRIPTION Domaine de l'invention Le domaine de l'invention est celui du stockage de déchets toxiques, notamment radioactifs, dans des galeries souterraines, et ceci de façon pluriséculaire. Le milieu géologique choisi est généralement argileux ou granitique. Art antérieur et problème posé Le devenir des déchets dangereux est un problème qui s'est posé depuis de longues dates, en particulier pour les déchets radioactifs provenant du démantèlement de centrales nucléaires ou d'usines de retraitement de combustibles usés. Dans ce cadre, les colis de déchets sont placés dans des conteneurs, stockés eux- mêmes dans des galeries ou alvéoles souterraines, pratiquées à grandes profondeurs, dans un sol argileux ou granitique. Lors de l'élaboration de ces galeries par creusement du sol, la fracturation de celui-ci provoque des chemins préférentiels d'acheminement pour l'eau aux alentours des parois de la galerie ainsi creusée. On s'est donc proposé de tailler des saignées, c'est-à-dire des entailles d'une largeur de l'ordre de quelques dizaines de centimètres pratiquées dans la paroi des galeries de stockage, et de les combler avec un matériau permettant d'améliorer le comportement des parois de la galerie, à l'endroit considéré, en particulier pour limiter les effets de fracturation, vis-à-vis du réseau hydraulique environnant.A l'heure actuelle, on ne sait pas remplir ces saignées de manière satisfaisante et ce, non seulement du point de vue de la sûreté des ouvrages à court, moyen et long terme, mais aussi de manière industrielle et sécurisée. En effet, il s'agit de garantir l'obtention d'une densité sèche minimale de remplissage, supérieure à 1,5 g/cm3, correspondant à une pression de gonflement à saturation comprise entre 3 et 5 MPa, Le but de l'invention est de proposer un procédé sécurisé et performant de remplissage de ces saignées, et en particulier de la moitié supérieure. Objet de l'invention A cet effet, l'objet principal de l'invention est un procédé de remplissage de saignées pratiquées dans une galerie de stockage souterrain avec de la bentonite, les saignées ayant les parois latérales, essentiellement planes, et se faisant face, la densité sêche moyenne du remplisssage final devant être supérieure ou égale à 1,5 g/cm3 et idéalement de l'ordre de 1,9 g/cm3. Une caractéristique principale du procédé selon l'invention est de remplir la partie supérieure, ou une grande partie de cette moitié supérieure par des couches successives de briques de bentonites,. Dans la réalisation préférentielle de l'invention, les briques sont insérées par paire de briques de bentonites, chaque brique ayant : - une surface de contact mutuel avec l'autre brique de la même paire, inclinée en biseau ; - une surface de contact avec la saignée, opposée à la surface de contact mutuel de la même brique ; - deux surfaces de contact avec les couches adjacentes, opposées l'une par rapport à l'autre ; - deux surfaces de contact avec un couple de briques adjacent, ayant chacune un angle obtenu et un angle aigu, dus au fait que les surfaces de contact mutuel des deux briques d'une même paire de briques sont inclinées. Le procédé comprend principalement les deux faces successives : - introduire chaque paire de briques dans la saignée, contre une paroi périphérique pour la première couche de brique et contre la couche de rangs n -1 pour la couche de rangs n, les briques étant positionnées dans une position relative déterminée l'une par rapport à l'autre le long de leur surface de contact mutuel, pour que la largeur de la paire de briques soit inférieure à la largeur de la saignée, à l'endroit de la saignée où elles doivent être placées ; et - appliquer une force déterminée sur la brique portant la face de contact de couches adjacentes, portant l'angle aigu de la brique, pour la faire glisser par rapport à l'autre brique de la même paire, par glissement relatif des deux briques, pour que les deux surfaces de contact avec la saignée de chacune des deux briques, soient en contact avec la saignée et que les deux briques d'une même paire soient coincées dans la saignée par arcqueboutement. De préférence, l'angle d'inclinaison des surfaces de contact mutuel incliné est compris entre 70 et 800 . Dans la réalisation envisagée du procédé selon l'invention, on utilise un robot possédant, entre autres, un bras mobile au bout duquel se trouvent : - une pince pour tenir les deux briques lors de leur positionnement ; et - un vérin pour pousser la brique qui doit être poussée. Dans la réalisation envisagée du procédé selon l'invention, la partie inférieure de la saignée et le début des deux parties inférieures de la moitié supérieure de la saignée sont remplies avec un mélange de pellets de bentonite et de poudre de bentonite. De préférence, la proportion de ce mélange est de 70 % de pellets et de 30 % de poudre. De préférence, la poudre est alors obtenue au moyen de pellets concassés. On envisage de déposer ce mélange au moyen de deux vis d'approvisionnement, une vis d'approvisionnement en poudre, dont l'extrémité de déchargement est placé au-dessus d'une extrémité de déchargement d'une deuxième vis d'approvisionnement en pellets. Une autre réalisation de ce remplissage consiste à procéder au mélange pellets/poudre, au préalable, et d'acheminer ce mélange in situ avec une seule vis d'alimentation. Liste des figures L'invention et ses différentes caractéristiques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, qui est accompagnée de cinq figures représentant respectivement : - figure 1, un schéma en coupe d'une saignée pratiquée dans une galerie et remplie selon l'invention ; - figure 2, une vue représentant le principe de blocage d'une paire de brique suivant le procédé selon l'invention ; - figure 3, une vue montrant la mise en place de cette même paire de briques suivant un procédé selon l'invention ; - figure 4, le même schéma en coupe détaillée de la moitié supérieure de la figure 1; et - figure 5, une vue montrant un dispositif de remplissage de la partie inférieure d'une saignée, conformément au procédé selon l'invention. Description détaillée d'une réalisation de l'invention La figure 1 montre donc en coupe une galerie 1, au niveau d'une saignée 2, c'est-à-dire d'une entaille ou d'une tranchée pratiquée sur la paroi de la galerie, sur une profondeur de plusieurs dizaines de centimètres (au moins un mètre) et d'une largeur de quelques dizaines de centimètres. Cette saignée doit être remplie de bentonite, conformément au cahier des charges d'un certain type de galerie de stockage souterrain en milieu argileux ou granitique. La saignée est remplie de bentonite, en deux étapes. La partie supérieure 3 est d'abord remplie de briques, et plus exactement d'un grand nombre de paires de deux briques, assemblées chacune par coincement sur les parois de la galerie. La composition des briques est de préférence un mélange constitué de 80% de bentonite WH2 et de 20% de sable, le tout étant compacté à la pression de 80 MPa. La partie inférieure 4, augmentée des deux parties inférieures de la moitié supérieure, est remplie d'un mélange de pellets de bentonite et de poudre de bentonite. L'interface 5, entre la moitié supérieure 3 et la moitié inférieure 4, peut se situer à un angle d'environ 15° par rapport à l'horizontal. Comme représenté sur cette figure 1, ce mélange de pellets et de poudre peut être recouvert d'une double couche 6 de briques analogues ou équivalentes aux briques utilisées pour constituer la partie la moitié supérieure 3. On envisage de réaliser la mise en place des briques dans la moitié supérieure 3 de la saignée au moyen d'un robot, dans le but d'optimiser la sécurité et de valider le caractère industriel de l'opération. On prévoit que les saignées, qui doivent être remplies par des briques de bentonite, présentent une grande variabilité de largeur. De plus, les parois latérales de ces saignées ne sont pas forcément parfaitement planes. Le procédé de remplissage selon l'invention répond donc à ces critères. Il consiste à utiliser une pluralité de couples de briques, tels que représentés à la figure 2. Les deux briques 10A et 10B sont en contact l'une contre l'autre, par deux surfaces de contacts mutuels 12A et 12B, qui sont inclinés du même angle. On prévoit, dans le mode préférentiel de réalisation, que cet angle soit égal à environ 75°, de manière générale, compris entre 70 et 80°. Ainsi, une bonne tenue des briques est assurée. Compte-tenu des variations de largeur des saignées, on peut envisager plusieurs tailles de couples de briques. Le couple de briques 10A et 10B est positionné au préalable dans une position respective pour que l'ensemble des deux briques, placées l'une contre l'autre par leur surface de contacts mutuels 12A et 12B, soit d'une largeur légèrement inférieure à la largeur de la saignée, à l'endroit où le couple de briques doit être placé. Ce couple de briques est ensuite placé à cet endroit. Ensuite, une pression est appliquée par un vérin 33 sur une deuxième surface 14A, de manière à ce que la première brique 10A, portant une première surface de contact avec les couches adjacentes 13A, puisse glisser par frottement, contre la deuxième brique 10B, grâce à leurs surfaces de contact mutuel 12A et 12B, qui sont inclinées. Ainsi, le couple de briques va s'élargir et les surfaces de contact avec la saignée 11 de chacune des deux briques 10A et 10B vont rentrer en contact avec les deux surfaces latérales 15A et 15B de la saignée. La pression, exercée par le vérin 33, continue. La brique 10A continuera à glisser très légèrement contre la brique 10B et le couple, formé par ces deux briques, sera maintenu par arcqueboutement des deux briques 10A et 10B, entre les deux surfaces latérales 15A et 15B de la saignée. Chaque paire de briques est donc fixée de façon indépendante par rapport aux paroies voisines ; en d'autres termes, les paires de briques ne se supportent pas les unes par rapport aux autres. On note que, du fait de décalage très probable des deux briques 10A et 10B d'un même couple, l'une par rapport à l'autre, les surface de contact avec les couches adjacentes 13A et 13B sont décalées par rapport aux deuxièmes surfaces 14A et 14B des deux briques. En fait, sur cette figure 2, on constate que chaque brique possède deux faces de contact avec des couples de contacts adjacents, comportant chacune deux angles droits, dont un côté commun constitue la surface de contact avec la saignée 11, un angle obtus entre une première face de contact avec les couches adjacentes 13A et la surface de contact mutuel 12A, qui est inclinée et un angle aigu entre la deuxième face de contact avec les couches adjacentes 14A et la surface de contact mutuel 12A. Il en est de même pour la brique 10B. En référence à la figure 3, on a conçu un robot pour effectuer le remplissage des saignées. Ce robot comprend, entre autres, un bras mobile 30 portant deux paires de pinces 31A et 31B, destinées chacune à saisir une des deux briques du même couple de brique. Le vérin 33 complète l'extrémité du bras mobile 30 du robot. Il est destiné à exercer la pression sur la deuxième surface 14A. Le couple de briques 10A et 10B a été représenté sur cette figure 3, en position de prépositionnement, et ces deux briques 10A et 10B étant décalées le long de leur surface de contact mutuelle (12A et 12B de la figure 2), le vérin 33 exerçant une pression sur la première brique 10A, celle-ci va remonter pour amoindrir ce décalage, par rapport à la deuxième brique 10B. Le robot est alors retiré en se dégageant du couple de briques 10A et 10B par rapport aux surfaces des briques se trouvant contre les pinces 31A et 3B. En référence à la figure 4, une pluralité de couches de briques est ainsi déposée sur toute la moitié supérieure de la saignée. La première couche, posée, est la couche extérieure 21. Elle est posée contre la surface périphérique de la saignée. Les couches successives sont positionnées et fixées les unes après les autres. Compte-tenu des aléas des surfaces latérales de la saignée, l'épaisseur de chaque couple de briques peut varier selon l'écartement des deux parois latérales de la saignée, c'est-à-dire la largeur de chaque couple de briques une fois posé. On comprend ainsi qu'il puisse y avoir des écarts entre plusieurs couples d'une même couche de briques et que les briques puissent très souvent ne pas être en contact des deux côtés, avec leur couche adjacente de rang n - 1 et de rangs n + 1. Surtout, du fait de la présence de l'extrémité 34A (figure 3) de la pince 31A sur la surface de contact avec la couche adjacente 13A de la première brique 10A, une distance minimale est exigée entre deux couches adjacentes. La moitié inférieure de la saignée est remplie d'un mélange, constitué d'environ 70 % en masse sèche de pellets de bentonite, de préférence de 7 mm de diamètre, de teneur en eau égale à 5°, et de 30 % de poudre de bentonite séchée à une teneur en eau inférieure à 2 %. La poudre obtenue à partir de pellets concassés convient très bien. Le mélange de pellets et de poudre peut être effectué en amont et acheminé par une vis d'alimentation. Toutefois, il est préférable que, lors du mélange des pellets et de la poudre, cette dernière doit tomber dans les pellets. A cet effet, et en référence à la figure 5, on prévoit un dispositif utilisant deux vis d'alimentation 40 et 50, amenant, l'une la poudre, pour la vis d'alimentation en poudre 40 et les pellets pour la deuxième vis d'alimentation 50. Pour que la poudre puisse tomber sur les pellets, l'extrémité de déchargement 42 de la vis d'alimentation 40 en poudre est placée au-dessus de l'extrémité de déchargement 52 de la vis d'alimentation en pellets 50. Ainsi, la poudre peut bien pénétrer entre les espaces entre les pellets. Bien entendu, la vis d'alimentation en poudre 40 est alimentée elle-même par une trémie 44 de poudre. De même, la vis d'alimentation en pellets 50 est alimentée en pellets par une trémie de pellets 54. Ainsi donc, le mélange/pellets/poudre se fait in situ. REVENDICATIONS1) Procédé de remplissage de saignées pratiquées dans une galerie de stockage souterrain avec de la bentonite, les saignées ayant des parois latérales substantiellement planes et se faisant face, caractérisé en ce qu'il consiste à remplir au moins une grande partie de la partie supérieure (3) de la saignée par des couches successives de briques (10A, 10B) de bentonite. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour chaque paire de briques (10A, 10B) de bentonite, chaque brique (10A, 10B) a une surface de contact mutuel (12A, 12B), inclinée en biseau l'une par rapport à l'autre, et en ce qu'il comprend les deux faces successives suivantes : - introduction de chaque paire de briques dans la saignée, en regard d'une paroi périphérique de la saignée pour la première couche de briques et contre une couche de rangs n - 1 pour la mise en place de la couche de briques de rangs n, dans une position relative déterminée des deux briques (10A, 10B) le long de leur surface de contact mutuel (12A, 12B), pour que la largeur de la paire de briques (10A, 10B) soit inférieure à la largeur de la saignée, à l'endroit où la paire de briques doit être placée, chaque brique (10A, 10B) comprenant également : - une face de contact avec la saignée (11), opposée à la surface de contact mutuel (12A, 12B) de la même brique ; - deux faces de contact avec les couches adjacentes (13A, 13B, 14A, 14B), opposées l'une à l'autre pour chaque brique ; et - deux faces de contact avec un couple de briques adjacent, ayant chacune un angle obtus et un angle aigu, dus au fait que les surfaces de contact mutuel (12A, 12B) sont inclinées ; - application d'une force déterminée sur la brique (10A) portant la face de contact avec la couche adjacente (14A) portant l'angle aigu de la brique (10A) pour la faire glisser par rapport à l'autre brique (10B) par glissement relatif des deux briques le long de leur surface de contact mutuel (12A, 12B) pour que les deux surfaces de contactavec la saignée (11) du couple de briques soient en contact avec les parois latérales (15A, 15B) de la saignée et que les deux briques d'une même paire soient donc coincées par arcqueboutement dans la saignée. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison des surfaces de contact mutuel (12A, 12B) est compris entre 70 et 800 . 4) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise un robot possédant au moins un bras mobile (30) portant : - une paire de pince (31A, 31B) pour saisir chacune une brique ; et - un vérin (33) pour pousser sur une des deux briques (10A) pour mettre en arcqueboutement les deux briques (10A, 10B). 5) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à remplir la moitié inférieure (4) de la saignée et le début de la moitié supérieure avec un mélange de pellets de bentonite et de poudre de bentonite. 6) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le mélange comprend environ 70 % de pellets et environ 30 % de poudre. 7) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la poudre est obtenue à partir de pellets concassés. 8) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le mélange pellets/poudre est effectué in situ au-dessus de la moitié inférieure (4) de la saignée, une extrémité de déchargement (42) est une vis d'alimentation (40) en poudre étant placée au-dessus d'une extrémité de déchargement (52) d'une vis d'alimentation en pellets (50). 9) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le mélange pellets/poudre est effectué en amont et qu'il est acheminé au-dessus de la moitié inférieure de la saignée, au moyen d'une seule vis d'alimentation.25