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Technical Report NTB 09-02
A Review of Materials and Corrosion Issues Regarding Canisters for Disposal of Spent Fuel and High-level Waste in Opalinus Clay
Le projet "Entsorgungsnachweis", dont les résultats ont été présentés par la Nagra au Conseil Fédéral en décembre 2002, évalue la faisabilité du stockage sûr des assemblages combustibles usés (AC), des déchets de haute activité vitrifiés issus du retraitement (DHA) et des déchets de moyenne activité à vie longue dans les Argiles à Opalinus d'un site d’implantation situé dans le nord de la Suisse. Pour le stockage des AC/DHA, la Nagra propose d'utiliser des conteneurs en acier au carbone ou, comme alternative, des conteneurs en cuivre avec insert en fonte. Dans sa prise de position, le Conseil Fédéral a confirmé que la Nagra avait démontré avec succès la faisabilité technique du stockage géologique des AC/DHA. Toutefois, le choix de l’acier pour les conteneurs a été remis en question par certains experts, qui se demandaient notamment si l'hydrogène généré par la corrosion de l'acier en contact avec la bentonite pourrait affecter négativement la fonction barrière des Argiles à Opalinus. Les experts recommandaient en outre d'évaluer d'autres matériaux, voire d'autres concepts de construction.
Pour répondre à ces questions, la Nagra a chargé un groupe d'experts internationaux, le "Container Materials Review Board" (CMRB), de passer en revue l’information scientifique disponible sur les matériaux susceptibles de convenir aux conteneurs AC/DHA dans les conditions de stockage envisagées. En s'appuyant sur l’état actuel des connaissances, le CMRB devait recommander à la Nagra les matériaux qui répondaient le mieux aux exigences posées. Il devait en particulier prendre en compte les processus de défaillance dus à la corrosion et aux contraintes susceptibles d’affecter l'intégrité et la durée de vie des conteneurs ou d’entraver le bon fonctionnement des barrières géologiques du fait de la génération d’hydrogène. La faisabilité de la fabrication, du scellement et de l'inspection des conteneurs devait également être assurée. En outre, on a demandé au CMRB d’identifier les aspects de la performance à long terme et de la sécurité des conteneurs devant être l’objet d’études complémentaires, puis d’effectuer les recommandations correspondantes à l'intention de la Nagra.
Dans son appréciation du comportement des conteneurs sur le plan de la corrosion, le CMRB distingue quatre phases durant lesquelles les conditions ambiantes passent progressivement du stade aérobe/sec à celui de anaérobe/humide. Pour chacune des phases, les mécanismes princepaux affectant l'acier ont été identifiés et examinés de façon critique, notamment les effets dus aux radiations, aux produits de réaction solides, à l'activité microbienne, ainsi que les éventuelles défaillances induites par les contraintes. La performance d'autres matériaux pour conteneurs a également été évaluée. Dans ses conclusions, le CMRB confirme que les arguments présentés par la Nagra sont convaincants et que l'usage de conteneurs en acier – dans le cadre d'un système multi-barrières où les Argiles à Opalinus font office de barrière géologique – est un concept viable pour le stockage géologique sûr des AC/DHA, si l’on part du principe que les maximums acceptables proposés par la Nagra pour les taux de génération d’hydrogène sont confirmés par les recherches futures. Certain aspects ayant trait au comportement à long terme des conteneurs en acier demandent à être clarifiés et étudiés plus en détail par la Nagra, mais le CMRB n'a trouvé aucun problème majeur qui invaliderait l'utilisation de conteneurs en acier dans le cadre du système multi-barrières proposé. Le CMRB estime que le programme de recherche poursuivi par la Nagra est dans son ensemble bien dirigé, efficace et crédible. Etant donné l'horizon de la planification pour la mise en service d'un dépôt géologique en profondeur en Suisse, le programme proposé par la Nagra pour le développement d'un conteneur en acier paraît réaliste. Tout en poursuivant les études concernant l’évolution du champ proche et ses conséquences sur les processus de corrosion de l'acier, la Nagra devrait dès maintenant mettre en place un programme global visant à évaluer les solutions technologiques concernant la fabrication, les procédés de soudure, le traitement de surface et l'atténuation des contraintes pour des conteneurs à parois épaisses en acier.