Brevet FR3046287A1 — publié le 20170630

SYSTEME DE STOCKAGE CONFINANT VIS-A-VIS DE GAZ RADIOACTIFS, TELS QUE LE TRITIUM DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne le stockage de déchets radioactifs et plus particulièrement l'amélioration du confinement des espèces chimiques gazeuses et/ou liquides contenues dans ces déchets. On pense en particulier au tritium. Elle s'applique à la fois à une ou plusieurs alvéoles contenant chacune un ou plusieurs colis de stockage, ou à toute une installation d'entreposage ou de stockage de déchets radioactifs. Art antérieur et problèmes posés Les réalisations prévues pour confiner les gaz dans les installations de stockage de déchets radioactifs, notamment des espèces chimiques de tailles réduites, par exemple l'hydrogène Hz, et l'hélium, ne donnent pas satisfaction. On éprouve donc le désir d'améliorer ce type de dispositif de confinement pour éviter, d'une part, les écoulements gravitaires en phase liquide (condensation de la phase vapeur/gaz) et d'autre part, les émanations de gaz radioactifs, par exemple le tritium. En effet, il est question de réduire le risque de marquage environnemental autour des ouvrages de stockage existants, soit par dégazage/évaporation soit par écoulement gravitaire liquide vers le sol. D'autre part, par le document de brevet US 9 183 954 B2, on connaît un système et un procédé de réduction/confinement du tritium contenu dans la vapeur d'eau provenant du refroidissement des assemblages de combustibles issus des réacteurs des centrales de production d'électricité. Le procédé concerne une piscine de 3046287 2 refroidissement de combustibles nucléaires usés contenant une masse d'eau « tritiée » (dans laquelle il y a du tritium) et ayant une surface exposée. Le procédé comprend le recouvrement hermétique de la surface exposée à la masse d'eau « tritiée » au moyen d'un toit permettant un état ouvert et un état fermé. 5 Le recouvrement peut être composé de plusieurs couches successives, à savoir une couche imperméable à la vapeur, une couche faisant office d'écran ou de bouclier vis-à-vis des radiations, une couche d'isolation thermique, et une couche imperméable à la vapeur qui peut être en polymère. 10 Objet de l'invention L'invention s'inspire du confinement de l'hydrogène gazeux, basé sur l'utilisation de métaux ou d'oxydes métalliques. Ces méthodes de confinement sont étudiées notamment dans le domaine de l'automobile. 15 A cet effet, un premier objet principal de l'invention est un système de stockage confinant, vis-à-vis de déchets radioactifs susceptibles de générer des gaz radioactifs qui pourraient migrer à l'extérieur de l'alvéole de stockage. Ce système est une protection spécifique, interne à l'alvéole, constitué d'un recouvrement, de tout ou partie, des colis de déchets radioactifs, caractérisée par un empilement de plusieurs 20 couches comprenant : - deux couches d'extrémités contenant du polymère ; et - une couche de métal entre les deux couches d'extrémités. Selon l'invention, la couche de métal fait l'objet d'un traitement de surface. 25 Dans une réalisation préférentielle de l'invention, le traitement de surface est effectué au moyen d'oxyde d'alumine (A1203). Il est avantageux d'utiliser des moyens de mesure de l'efficacité du confinement intégré à une des deux couches d'extrémités. De préférence, ce moyen de mesure est constitué d'une fibre optique ou d'un réseau de fibres optiques. 3046287 3 Un autre objet principal de l'invention est un procédé de confinement d'un site de stockage de déchets radioactifs susceptibles d'émettre des gaz radioactifs utilisant une protection spécifique, interne à l'alvéole, de recouvrement, ci-dessus décrite. 5 Dans une réalisation préférée de l'invention, pour laquelle on souhaite s'affranchir de la condensation potentielle et de la migration gravitaire dans le sol des phases vapeurs ou gazeuses tritiées, on procède à un cuvelage constitué d'un empilement du système ci-dessus décrit. Le cuvelage peut être posé en dessous des déchets. 10 Le cuvelage peut être posé en dessous et sur les côtés des déchets. Dans une autre réalisation, les déchets sont complètement entourés par cet empilement de trois couches. Un cuvelage supplémentaire peut être posé sur le sol, entre les alvéoles de stockage pour éviter la migration des gaz dans des couches sableuses et argileuses 15 constituant les fondations sur lesquelles sont construites ces alvéoles de stockage. Liste des figures L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux 20 comprises à la lecture de la description suivante, accompagnée de plusieurs figures représentant respectivement : - figure 1, en coupe, l'empilement spécifique utilisé dans le système de stockage et le procédé selon l'invention ; -figure 2, une installation de stockage de déchets radioactifs comportant 25 plusieurs alvéoles ; - figure 3A, une première réalisation du procédé de stockage selon l'invention ; - figure 3B, une deuxième variante du procédé de stockage selon l'invention ; 3046287 4 - figure 3C, une troisième variante du procédé de stockage selon l'invention ; - figure 3D, une quatrième variante du procédé de stockage selon l'invention. 5 Description détaillée d'une réalisation de l'invention En référence à la figure 1, le système selon l'invention consiste à utiliser un revêtement multicouche structuré de la manière suivante. 10 Il comprend principalement trois couches. Deux couches d'extrémités 1A et 1B qui entourent une couche centrale 2. Les couches d'extrémités 1A et 1B sont constituées de polymères et sont donc étanches aux liquides et protègent de la couche centrale 2. Le polymère utilisé peut être du butyle ou du polyéthylène à haute 15 densité (PEHD). La couche centrale 2 est une couche métallique, constituée de préférence d'acier inoxydable. Elle peut également être en fonte. En effet, les capacités de certains matériaux, tels que des métaux ou des oxydes métalliques permettent de ralentir fortement, voire d'empêcher, la perméation et/ou la diffusion des espèces 20 gazeuses, en particulier du tritium. Cette couche centrale 2 bénéficie d'un traitement de surface, de préférence avec de l'Al203, en particulier sous la forme d'oxyde d'alumine sur l'une ou les deux surfaces de cette couche centrale 2. On remarque que la deuxième couche d'extrémité 1B est dotée de moyens de mesure de l'efficacité du confinement, sous la forme d'une fibre optique ou 25 d'un réseau de fibres optiques, intégrés à l'intérieur de cette deuxième couche d'extrémité 1B. La figure 2 représente des alvéoles de stockage contenant des colis de déchets radioactifs 12 et émettant du tritium stockés sur un sol 16 et les interstices entres ces colis sont comblés par un matériau cimentaire de type béton confinant. 3046287 5 Ce type d'installation de stockage et/ou d'entreposage est effectué sur un sous-sol à plusieurs couches. Dans cette représentation, une première couche de sous-sol 18 comprend une galerie d'entrée. En dessous de cette première couche de sous-sol 18 se trouve une deuxième couche de sous-sol 20 prévue pour la collecte des eaux et 5 constituée d'une formation drainante. Une troisième couche de sous-sol 22 est prévue imperméable et placée en dessous de la deuxième couche de sous-sol 20. Le tout est placé sur un sous-sol quelconque 24. Le système de recouvrement selon l'invention est disposé à l'intérieur des alvéoles de stockage de déchets radioactifs. Il garantit le maintien de l'étanchéité des 10 alvéoles vis-à-vis de la migration des fluides et condensats potentiellement « tritiés » émanant des déchets radioactifs stockés dans l'alvéole de stockage. La fabrication du recouvrement ainsi constitué s'effectue par un découpage des différentes couches aux dimensions voulues, puis par un collage de couches d'extrémités 1A et 1B en polymère sur la couche centrale 2 qui est métallique. 15 L'installation du recouvrement peut s'effectuer par une unique pièce de membrane ajustée aux dimensions de l'ouvrage qui doit être recouvert. L'installation d'un tel recouvrement peut également être effectuée par des sous-blocs soudés entre eux pour créer une seule entité. Les fonctions dédiées et associées à chaque couche du recouvrement 20 selon l'invention sont assurées lorsque les caractéristiques suivantes sont respectées. L'épaisseur des couches d'extrémités 1A et 1B en polymère peut être comprise entre 1 et 15 mm. L'épaisseur de la couche centrale 2, qui est métallique, peut être comprise entre 0,5 et 5 mm. 25 L'épaisseur de la couche de traitement de surface, à savoir l'oxyde d'aluminium, peut être comprise entre 0 et 0,25 mm. En référence à la figure 3A, le recouvrement du système selon l'invention peut être mis en oeuvre sous la forme d'un cuvelage. Dans ce cas, ce cuvelage est effectué par une pause du recouvrement 30 en dessous du colis de déchets 32, qui est 3046287 6 enfermé dans une alvéole de stockage en béton 34. Le tout est posé sur un sol constitué en première surface 36 de sable placé lui-même sur une couche d'argile 38. Le même principe est appliqué à la figure 3B avec un cuvelage 40, qui est placé en dessous du colis de déchets 32, mais également sur les côtés. 5 La figure 3C montre que le cuvelage 50 entoure complètement le colis 32. La figure 3D montre la mise en oeuvre de la figure 3B, mais avec des recouvrements du sol 60 de part et d'autre de l'alvéole. Ainsi, on protège les espaces inter-alvéoles contre la migration du tritium dans les couches sableuses et argileuses du 10 sol ; tritium qui se serait potentiellement évaporé/volatilisé et qui constituerait un relâchement gazeux des colis et qui pourrait retomber à l'extérieur des alvéoles dans une phase gaz/vapeur en fonction des conditions climatiques. De tels cuvelages, au moyen du recouvrement selon l'invention, constituent des barrières anti-tritium dans des configurations différentes. 15 REVENDICATIONS1) Système de stockage confinant vis-à-vis de gaz radioactif au moyen d'un recouvrement constitué d'un empilement de plusieurs couches, qui sont : - deux couches d'extrémités (2A, 2B) contenant du polymère ; et - une couche centrale (2) en métal, placée entre les deux couches d'extrémités (1A, 1B), caractérisé en ce que la couche centrale (2) en métal fait l'objet d'un traitement de surface. 2) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement de surface est en (A1203). 3) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure de l'efficacité du confinement (3), intégré à une des deux couches d'extrémités (2B). 4) Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de mesure de l'efficacité et du confinement (3) sont constitués d'une fibre optique ou d'un réseau de fibres optiques. 5) Procédé de confinement d'un site de stockage ou d'entreposage de déchets radioactifs susceptibles d'émettre des gaz radioactifs, caractérisé par l'utilisation d'un système de recouvrement selon l'une des revendications précédentes. 6) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le recouvrement est un cuvelage (30) placé en dessous d'un ou plusieurs colis de déchets (32). 7) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le recouvrement est un cuvelage (40) placé sur les côtés et en dessous d'un ou plusieurs colis de déchets (32). 8) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le recouvrement est un cuvelage (50) placé tout autour d'un ou plusieurs colis de déchets (32). 3046287 8 9) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que des morceaux de cuvelage (60) sont placés spécifiquement sur le sol (36), entre les alvéoles de stockage (34).