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Technical Report NTB 83-05
Experiments on Container Materials for Swiss High-Level Waste Disposal Projects Part I
Le présent concept pour l'entreposage définitif des déchets hautement radioactifs en Suisse consiste en un dépôt à une profondeur de 1000 à 1500 m dans le socle granitique de la Suisse septentrionale. Les déchets seront placés dans un conteneur devant former une barrière d'une efficacité considerable pour plusieurs années à la suite de la fermeture du dépôt. L'évaluation de matériaux appropriés pour ces conteneurs est l'objet du présent rapport, le premier d'un groupe de deux. Les propriétés qui déterminent le choix d'un matériau sont: résistance aux températures et aux doses de radiation élevées, résistance mécanique et résistance à la corrosion. L'étude de la littérature permet de conclure que les polymères sont inadéquats à cause de leur résistance thermique insuffisante et que les céramiques (en particulier l'alumine) présentent des difficultés du fait que leur résistance à la rupture est faible ou mal connue. Les propriétés mécaniques des métaux et leur propriété de pouvoir être travaillés aisément les désignent comme l'option la meilleure dans l'état actuel des connaissances. La principale difficulté associée à leur emploi est de prouver l’intégrité du conteneur pour la durée de vie requise (de l’ordre de 1000 ans) quand ce dernier est exposé à la corrosion par les eaux souterraines sous les conditions physico-chimiques régnant dans le dépôt. La fonte sphéroïdale, l'acier coulé, le cuivre, l'inconel 625 et le Ti-Code 12 sont jugés être les candidats les plus prometteurs dans le cadre du programme suisse et mériter une étude plus poussée.
Une évaluation détaillée des cinq matériaux retenus, en particulier du point de vue de la corrosion, met en évidence des aspects qui ne sont qui insuffisamment couverts par la littérature existante. Le programme expérimental envisagé pour augmenter les données de base comprend:
- des essais à taux de déformation constant sur le Ti-Code 12 et le cuivre à 80°C avec jusqu'à 2 mg/l O2 et 15 g/l Cl- en solution, ceci à des taux de déformation de 1 x 10-5 à 2 x 10-7 s-1
- l'étude de l'effet de la bentonite sur la corrosion du Ti-Code 12, du cuivre, de l'acier coulé et de la fonte sphéroïdale
- des essais de corrosion par immersion de spécimens soudés utilisant chacun des quatre matériaux énumérés ci-dessus, pour des températures atteignant 140°C
- l'étude du comportement du cuivre, du Ti-Code 12 et du Zircalloy-2 sous immersion dans le plomb liquide pendant des périodes allant jusqu'à 500 heures sous une tension de 80% de leur limite d'élasticité définie à température ambiante
- des mesures du potentiel de corrosion et des courants galvaniques sur des couples d'électrodes (Cu/acier coulé, Cu/fonte sphéroïdale, Cu/Pb, Ti-Code 12/Pb) à température ambiante et à 140°C pour des périodes allant jusqu'à 1000 heures.
Pour tous les essais, le milieu corrosif est représentatif des eaux souterraines se trouvant à des profondeurs entre 1’000 à 1’500 m en Suisse.
Une annexe au rapport présente les premiers résultats expérimentaux obtenus. Les détails des techniques expérimentales, les résultats complets et les conclusions du programme seront donnés dans un rapport technique de la Cédra devant paraître ultérieurement.