Brevet FR3053519A1 — publié le 20180105

PROCEDE DE FORMATION ET D'INSTALLATION IN SITU D'UN DOUBLE TUBAGE D'UNE ALVEOLE DE STOCKAGE SOUTERRAIN DE DECHETS RADIOACTIFS DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne le domaine du stockage, dans un massif géologique profond, de déchets de haute activité à vie longue (HAVL) dans des alvéoles souterraines longilignes, les déchets étant enfermés hermétiquement dans des colis alignés les uns contre les autres, ou espacés dans ladite alvéole. Elle concerne en particulier le chemisage de cette alvéole. Art antérieur et problème posé Les alvéoles de stockage souterrain pour les colis de déchets radioactifs sont généralement longilignes, horizontales et de forme tubulaire. Une fois le tunnel creusé dans le massif géologique profond, celui-ci doit être chemisé pour assurer le maintien mécanique de ce tunnel pendant la période de réversibilité (jusqu'à cent ans), durant laquelle les colis peuvent être récupérés si besoin. Il s'agit ici, entre autres, d'atténuer et de retarder la convergence naturelle du terrain sur le chemisage et les colis. Il a déjà été envisagé de proposer un chemisage dit classique, utilisé couramment dans le secteur pétrolier, composé d'un tube servant à accueillir les colis et d'un coulis de remplissage à injecter entre le tube et le tunnel creusé. Ce coulis de remplissage est généralement de type cimentaire. La fonction de ce dernier est de limiter la corrosion du tube en situation de stockage ainsi que les déformations du chemisage engendrées par la convergence non uniforme du terrain. Toutefois, la mise en place de ce coulis dans l'espace annulaire situé entre le tube et le massif géologique peut s'avérer difficile à réaliser. En effet, le coulis 3053519 2 doit remplir tout l'espace annulaire entre le tube et massif géologique, le coulis devant être alors injecté dans cet espace annulaire pour éviter que ne subsiste du vide. La mise en place de ce coulis est envisagée, la plupart du temps, par injection in situ, ce qui ne garantit pas l'homogénéité géométrique, aussi bien circonférentiellement que 5 radialement, du remplissage de cette couche protectrice. De plus, l'espace annulaire peut avoir une épaisseur variable et rendre encore plus difficile son remplissage par le coulis. Enfin, la mise en place d'un dispositif de contrôle de l'ouvrage pose de réelles difficultés technologiques, comme l'endommagement des capteurs lors de leur mise en place. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients concernant 10 l'homogénéisation du remplissage du coulis dans l'espace annulaire entre le tube et le massif géologique. Objet de l'invention 15 L'objet principal de l'invention est un procédé de formation et d'installation in situ d'un double tubage dans une alvéole de stockage souterrain de déchets radioactifs, le double tubage comprenant : - un tube externe destiné à être placé au plus près de la paroi d'une excavation souterraine longiligne destiné à soutenir provisoirement le terrain jusqu'à la 20 construction complète de l'alvéole ; - un tube interne destiné à recevoir des colis de déchets radioactifs à stocker et placé concentriquement à l'intérieur du tube externe ; et - un espace annulaire, entre le tube interne et le tube externe, destiné à être rempli par un coulis. 25 Selon l'invention, le procédé consiste à procéder aux étapes principales suivantes : - introduire par fonçage le tube externe au plus près des parois de l'excavation ; - introduire le tube interne entouré d'espaceurs, à l'intérieur du tube externe ; et 3053519 3 - remplir l'espace annulaire de coulis. Dans la réalisation préférentielle de l'invention, le tube externe possède des trous, permettant au coulis de pénétrer à travers ces trous pendant l'injection du coulis, afin de remplir les espaces résiduels éventuels entre la paroi de l'excavation de 5 l'alvéole et la surface externe du tube externe. Dans la réalisation préférentielle de l'invention, le tube externe est constitué de tronçons assemblés par chevauchement de leurs extrémités et par fixation par vis. Dans une première réalisation du tube interne, celui-ci est réalisé par 10 plusieurs tronçons fixés les uns aux autres par vissage de leurs extrémités dans un manchon de jonction pour chaque tronçon. Dans une deuxième réalisation du tube interne, les différents tronçons sont soudés les uns aux autres. 15 Liste des figures La présente invention et ses différentes caractéristiques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, accompagnée de plusieurs figures représentant respectivement : 20 - figure 1, en coupe, le double tubage que doit permettre de réaliser le procédé selon l'invention ; - figure 2, le tube interne équipé des espaceurs selon le procédé selon l'invention ; - figure 3, une phase du procédé de formation de tube interne par 25 soudage ; et - figure 4, la fixation des tronçons du tube interne au moyen d'un manchon fileté. 3053519 4 Description détaillée d'une réalisation de l'invention La figure 1 représente la partie utile d'une alvéole de stockage souterrain avec tubage centré. On y distingue principalement un tube interne 1 et centré 5 au moyen d'espaceurs 12, un tube externe 2 placé autour du tube interne 1, de manière concentrique. L'espace annulaire 3 résiduel entre le tube interne 1 et le tube externe 2, tant sur toute sa longueur qu'à au moins une extrémité, est rempli d'un coulis adapté à la protection des futurs colis de déchets à stocker à l'intérieur du tube interne 1. Le tout est donc logé dans un massif géologique profond 4. 10 Le tube externe 2 a une épaisseur de 10 à 20 mm et est doté de trous. Il est introduit dans l'excavation pratiquée dans le massif géologique profond 4 par la technique du tubage à l'avancement. Le tube externe est, de plus, doté de trous pour limiter la matière métallique le constituant à l'intérieur de l'alvéole et permettre au coulis devant être installé dans l'espace annulaire 3 de pénétrer dans ces trous et au-delà 15 jusqu'à être en contact avec la surface du massif géologique profond 4 pour combler des éventuels espaces résiduels 5 entre le massif géologique profond 4 et la surface externe du tube externe 2. On note que le tube externe 2 assure le soutien mécanique de l'alvéole vis-à-vis du massif géologique profond 4, la protection du personnel et la tenue du terrain lors du creusement. 20 Le diamètre externe du tube externe 2 peut être de l'ordre du mètre. La figure 2 montre le tube interne 1 portant un élément espaceur 12 (qui peut être dénommé également centreur) placé sur sa surface externe. Un tel élément espaceur 12 comprend principalement un élément de manchon 14 qui entoure la surface externe du tube interne 1 et qui possède de grandes ouvertures pour l'alléger. 25 Des éléments arqués 16 sont fixés à l'élément de manchon 14 et font saillies par rapport à la surface externe du tube interne 1. La partie sommitale de ces éléments arqués 16 est placée à une distance qui correspond au diamètre de la surface externe du tube externe 2. Ces éléments espaceurs 12 qui ont une fonction de centrage permettent donc de centrer parfaitement le tube interne 1 par rapport au tube externe 2, lors de la mise en 30 place du tube interne 1 à l'intérieur du tube externe 2. 3053519 5 Ainsi, l'espace annulaire 3 entre le tube interne 1 et le tube externe 2 est comblé par un coulis de remplissage dont les fonctions sont connues, à savoir la neutralisation de la transition acide, la limitation de l'accessibilité à l'oxygène et l'amélioration de la résistance mécanique de l'ensemble. En outre, l'homogénéité de la 5 couche de coulis de remplissage est donc nettement meilleure que dans le cas des concepts de l'art antérieur. En référence à la figure 3, le tube interne 1 étant constitué d'une pluralité de tronçons successifs, ces derniers peuvent être assemblés par soudage. Ici, un tronçon 11A est soudé à un tronçon 11B, qui a été introduit au préalable par fonçage à 10 l'intérieur du tube externe 2 déjà mis en place dans l'excavation. Des opérateurs effectuent une soudure 13 entre les deux tronçons 11A et 11B. De préférence, le procédé de soudage retenu est continu et de type « pleine pénétration », ce procédé étant largement éprouvé par le domaine pétrolier. Chaque soudure est contrôlée automatiquement. Les contraintes résiduelles dans la soudure sont réduites et ne 15 nécessitent pas de traitement de dimensionnement. En référence à la figure 4, un deuxième mode d'assemblage du tube interne 1 consiste à relier les différents tronçons, par exemple 40A et 40B par vissage de leurs extrémités 42 dans un manchon de jonction 44 possédant deux taraudages 46 à chacune de ses extrémités. De préférence, les ensembles taraudages 46 et parties 20 extrémités 42 des tronçons 40A et 40B sont légèrement coniques pour réaliser la fixation. Le procédé consiste donc, une fois que l'excavation est réalisée, à introduire les différents éléments de tronçons du tube externe 2. Les uns sont fixés aux autres successivement, par exemple par vissage de leurs extrémités respectives qui se chevauchent, au moyen de plusieurs vis à chaque jonction. Ainsi, les tronçons sont 25 enfoncés dans l'excavation les uns après les autres, tout en étant fixés à l'entrée de l'excavation. La deuxième opération consiste à introduire les différents tronçons constituant le tube interne 1, fixés les uns aux autres, soit par un manchon de jonction 44, soit par soudage, comme illustré à la figure 3. Les espaceurs 12 permettent donc de 30 centrer le tube interne 1 par rapport au tube externe 2. 3053519 6 Le remplissage de l'espace annulaire 3 de la figure 1 peut alors avoir lieu par injection par le fond (vers l'avant) de l'alvéole une fois les deux tubes 1 et 2 mis en place. L'épaisseur de l'espace annulaire 3 entre les deux tubes est à ajuster en fonction des performances attendues en matière de neutralisation de la transition acide, de 5 limitation de l'accessibilité à l'oxygène et d'amélioration de la résistance mécanique de l'ensemble. Avantages de l'invention 10 Du point de vue de la constructibilité, le procédé de l'invention présente une alvéole élaborée à partir de composants fabriqués en série et de procédés d'assemblage déjà qualifiés industriellement. L'assemblage des différents tronçons constituant le tube interne 1 et le tube externe 2 peut avoir lieu conjointement, ceci permettant de gagner du temps. 15 Les deux types de procédé d'assemblage des tronçons du tube interne 1 proposés présentent une étanchéité plus sûre à court, moyen et long terme. De plus elles permettent, entre autres, de tourner et de tirer l'ensemble, ce qu'un montage par emboîtement ne permettrait pas. Ainsi, la tenue mécanique du double tubage complet d'une alvéole de stockage est grandement améliorée. Cette dernière ne présente plus de 20 point de faiblesse.. Les opérations de remplissage de l'espace annulaire 3 par le coulis sont largement simplifiées et très homogènes. L'homogénéisation du remplissage de l'espace annulaire 3 permet d'éviter la création de zones de corrosion localisées. 25 Il n'y a aucun point de contact entre le tube externe et le tube interne. REVENDICATIONS1. Procédé de formation et d'installation in situ d'un double tubage dans une alvéole de stockage souterrain de déchets radioactifs, le double tubage comprenant : - un tube externe (2) destiné à être placé au plus près des parois d'une excavation souterraine longiligne ; - un tube interne (1) destiné à recevoir des colis de déchets radioactifs à stocker et placé concentriquement par rapport au tube externe (2) ; et - un espace annulaire (3), entre le tube interne (1) et le tube externe (2), destiné à être rempli par un coulis, caractérisé en ce qu'il comprend les trois phases principales suivantes : - introduction à l'avancement du tube externe (2) au plus près des parois de l'excavation ; - introduction du tube interne (1) entouré d'espaceurs (12) à l'intérieur du tube externe (2) ; et - remplissage de l'espace annulaire (3) par du coulis. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube externe possède des trous, le coulis pouvant pénétrer à travers ces trous pendant l'injection et remplir les éventuels espaces résiduels (5) se trouvant entre la paroi de l'excavation de l'alvéole et la surface externe du tube externe (2). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube externe (2) est constitué de tronçons assemblés par vis et dont les extrémités se chevauchent. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube interne (1) est constitué de tronçons assemblés par vissage de leurs extrémités (42) dans un manchon de jonction (44). 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube interne (1) est constitué de tronçons assemblés par soudage au fur et à mesure de l'enfoncement à l'intérieur du tube externe (2).30