La R&D vs Cigéo de 1991-2005 : le jalon 2005
Le rapport Argile 2005
Architecture souterraine, construction, fonctionnement...
Phase 2006 - 2017
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Les grands objectifs de la R&D vs Cigéo : 2006 à 2017
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Cigéo en deux étapes
(2015 et 2017)
Démarche progressive : élé...
Les grands objectifs de la R&D vs Cigéo de 2006 à 2017
(2/2)
Montée en puissance de la R&D sur la simulation numérique
Amé...
Démarche de localisation du stockage : critères scientifiques et socio-économiques
La localisation de Cigéo : choix de
la ...
La R&D sur les matériaux argileux de 2006 à 2017
Objectif majeur : intégrer les phénomènes transitoires, les couplages et
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La R&D sur les matériaux argileux au fur et à mesure du
développement de Cigéo
Objectifs majeurs :
des matériaux argileux
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La R&D sur les matériaux cimentaires de 2006 à
2017
Objectifs majeurs : Consolider la description du comportement THM(C) d...
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argile au laboratoire souterrain
SFEN - 21 mai 2014
concrete plug
clay divider
concrete pouring
DRD/DIR/14-0149
La R&D sur la « corrosion des sur-conteneurs et
chemisages HA » de 2006 à 2017
Objectifs majeurs:
Choix et optimisation de...
Les interactions entre les argillite et les aciers
sont étudiés en conditions anoxiques à 80 C.
Les taux de corrosion sont...
La R&D sur la corrosion au fur et à mesure du
développement de Cigéo
Objectifs majeurs :
Accompagner la conception des com...
La poursuite des essais technologiques : des essais
technologiques coordonnés avec les expérimentations
scientifiques
Les ...
Le développement du Laboratoire souterrain sur la
période 2004-2013
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Essais de différents soutènements/revêtements au LS
SFEN - 21 mai 2014
Laboratoire souterrain, autres que « miniers »
Revê...
Essai de creusement de galerie au LS : essai au tunnelier
avec pose de voussoir
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Essai de mise en place et de retrait de colis HA
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Les prototypes de conteneurs HA : Fabrication de maquettes
Fabrication des composants (viroles, couvercles et fonds) de co...
Les prototypes de conteneurs HA : Traitement et contrôle
de la soudure - Vidéo soudage FE
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détensionnement
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Les prototypes de conteneurs MA-VL : Fabrication de
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Le développement
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écothèque : un outil ouvert au public
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Etat de la Recherche & Développement sur le stockage géologique de déchets radioactifs (2/2)

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Du fait de leur niveau de radioactivité et leur durée de vie, ils seront stockés au Centre industriel de stockage géologique Cigéo. Les déchets HA sont intégrés dans une matrice de verre, ils sont ensuite coulés dans un colis en inox. Un colis de déchets HA contient environ 400 kg de verre pour environ 70 kg de déchets. En attendant la création du stockage profond Cigéo, ils sont entreposés notamment à l’usine de retraitement AREVA de La Hague (Manche), placés dans des installations confinant la radioactivité.

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Etat de la Recherche & Développement sur le stockage géologique de déchets radioactifs (2/2)

  1. 1. La R&D vs Cigéo de 1991-2005 : le jalon 2005 Le rapport Argile 2005 Architecture souterraine, construction, fonctionnement, réversibilité Evolution phénoménologique du stockage Etude sur la sûreté Description du site Modèle pour le stockage des déchets Comportement du colis de déchets Exigences préliminaires relatives au colis de déchets Modèles conceptuels et connaissances basiques Revues scientifiques et de sûreté 2006 Autorité de sûreté nucléaire (ASN) Commission nationale d'évaluation (CNE) Revue par les pairs par 2005/2006 : Débat public sur la politique nationale française concernant la gestion des déchets radioactifs Loi de programme de 2006 : Après 15 ans de recherche sur différentes solutions possibles, le stockage géologique dans l'argile est choisi, selon la loi, comme solution de référence. SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  2. 2. Phase 2006 - 2017 SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  3. 3. Les grands objectifs de la R&D vs Cigéo : 2006 à 2017 (1/2) Cigéo en deux étapes (2015 et 2017) Démarche progressive : éléments essentiels (2015) à Avant-Projet Détaillé (2017) cf. proposition Andra Consolidation de la caractérisation de milieu géologique Localisation de Cigéo : choix Approfondie) des interactions avec le milieu géologique, Incluant Poursuite et développement des essais technologiques -VL SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  4. 4. Les grands objectifs de la R&D vs Cigéo de 2006 à 2017 (2/2) Montée en puissance de la R&D sur la simulation numérique Amélioration de la représentation des processus physiques (processus couplés) et réduction des temps de calculs en support à L du stockage, L récupérabilité des colis, (iii) La détaillée des marges de sûreté Développement de la R&D sur le monitoring et le traitement des données en support à Création Ecothèque Développement de la R&D sur les SHS SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  5. 5. Démarche de localisation du stockage : critères scientifiques et socio-économiques La localisation de Cigéo : choix de la reconnaissance approfondie 1994 : Large secteur 2005 : Zone de Transposition (ZT) de 250 km2 environ 2009 : Surface réduite (<30 km²) pour sismique 3D (ZIRA) 2012 : Proposition localisation du stockage réversible 10 km SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  6. 6. La R&D sur les matériaux argileux de 2006 à 2017 Objectif majeur : intégrer les phénomènes transitoires, les couplages et les changements pour consolider les modèles de comportement des matériaux argileux en situation de stockage Orientations de la R&D entre 2006 et 2017 Consolider les données acquises et aller vers les durées longues Poursuivre les essais en laboratoire souterrain Monter des essais intégrer se rapprochant de démonstrateurs technologiques Principaux résultats Caractérisation des propriétés THMC + gaz des argilites Caractérisation des processus Modélisation géochimie-transport dans les ouvrages et milieux argileux SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  7. 7. La R&D sur les matériaux argileux au fur et à mesure du développement de Cigéo Objectifs majeurs : des matériaux argileux Pellets de bentonite Argilites en champ proche et remaniées Matériaux de remplissage des vides Accompagner la construction Consolidation et optimisation des modèles Accompagner les évolutions de concepts Ouvrages de fermeture Matériaux de remplissage des vides Réutilisation des argilites excavées SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  8. 8. La R&D sur les matériaux cimentaires de 2006 à 2017 Objectifs majeurs : Consolider la description du comportement THM(C) des matériaux cimentaires en conditions de stockage pour ses différentes phases de vie (au cours de tous les grands phénomènes transitoires) Orientation de la R&D entre 2006 et 2017 Comportement THMC des bétons classiques, depuis leur hydratation très long terme Comportement THM des bétons bas pH/à faible chaleur de leur hydratation très long terme Couplages corrosion des aciers/évolution mécanique des composants en bétons armés (bétons classiques ou bas pH) Réactivité aux interfaces ciments / argiles (bétons classiques ou bétons bas pH/argiles gonflantes ou argilites) Les principaux résultats Validation modèle pour les ciments « simples » et les ciments « mélangés » (à forte proportion minéraux) ; description de des propriétés physiques Validation modèle de comportement THM à long terme, intégrant les couplages avec le fluage et Détermination détaillée des cinétiques de corrosion des aciers en fonction des conditions (T, saturation en eau, ) dans les bétons classiques, dans les bétons bas pH Consolidation des modèles aux interfaces ciments /argiles SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  9. 9. - argile au laboratoire souterrain SFEN - 21 mai 2014 concrete plug clay divider concrete pouring DRD/DIR/14-0149
  10. 10. La R&D sur la « corrosion des sur-conteneurs et chemisages HA » de 2006 à 2017 Objectifs majeurs: Choix et optimisation des nuances pour sur-conteneurs et chemisages HA Dimensionnement des sur-conteneurs et chemisages Vérification de de risque de rupture prématurée des sur-conteneurs Orientation de la R&D entre 2006 à 2017 Influence des transitoires chimiques initiaux sur de la corrosion à long terme Evaluation des risques de corrosion sous contrainte (en lien avec le choix des nuances Influence de différents processus sur les cinétiques de corrosion généralisée et les risques de corrosion localisée Les principaux résultats : Confirmation des faibles vitesses de corrosion en milieux argileux, après les transitoires chimiques Caractérisation des transitoires de vitesses de corrosion Caractérisation des produits de corrosion formés aux différentes étapes de corrosion Modélisation des processus de corrosion généralisée et localisée : développement informatiques et couplages avec les codes géochimiques Premiers éléments sur des rayonnements (faibles doses / milieu anoxique) SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  11. 11. Les interactions entre les argillite et les aciers sont étudiés en conditions anoxiques à 80 C. Les taux de corrosion sont mesurés régulièrement après extraction des forages des cellules de test. de corrosion est suivie par échantillonnage Objectifs des expérimentations : consolider le taux de corrosion des composants en acier et la nature des produits de corrosion SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  12. 12. La R&D sur la corrosion au fur et à mesure du développement de Cigéo Objectifs majeurs : Accompagner la conception des composants métalliques Spécification et optimisation des matériaux de sur-conteneurs et chemisages Accompagner les évolutions de concepts Développement des outils de modélisation de la corrosion couplés avec les modèles géochimiques SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  13. 13. La poursuite des essais technologiques : des essais technologiques coordonnés avec les expérimentations scientifiques Les grands axes : Les essais relatifs aux méthodes de creusement et de construction des ouvrages souterrains ( galeries et alvéoles HA) menés dans les installations souterraines du Laboratoire souterrain Les essais relatifs aux scellements, réalisés soit dans les installations souterraines du CMHM soit en surface Les essais et développements des conteneurs de stockage Béton pour MA-VL Acier pour HA Les essais concernant la récupérabilité des colis SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  14. 14. Le développement du Laboratoire souterrain sur la période 2004-2013 SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  15. 15. Essais de différents soutènements/revêtements au LS SFEN - 21 mai 2014 Laboratoire souterrain, autres que « miniers » Revêtement souple Béton projeté épais Tunnelier attaque ponctuelle Technologies réutilisables pour Cigéo Cales compressibles GCS 45 cm de béton projeté BPE TAP et voussoirs TPV DRD/DIR/14-0149
  16. 16. Essai de creusement de galerie au LS : essai au tunnelier avec pose de voussoir SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  17. 17. SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  18. 18. Essai de mise en place et de retrait de colis HA SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  19. 19. Les prototypes de conteneurs HA : Fabrication de maquettes Fabrication des composants (viroles, couvercles et fonds) de conteneur en acier forgé ou percé-étiré (100 & 65 mm ) : propreté inclusionnaire conforme, structure métallurgique conforme, propriétés mécaniques et chimiques conformes. Soudage par FE circulaire continu, pleine épaisseur et étanche, avec détensionnement local, suivant CODAP : Propriétés mécaniques et chimiques du cordon de soudure conforme, Santé du cordon et de la ZAT contrôlé par US multiéléments conforme, Vérification des contraintes résiduelles après détensionnement (en cours). Les résultats montrent que la fabrication des colis de stockage est faisable, fiable et reproductible SFEN - 21 mai 2014 Soudage FE Soudure ép. 55 mm Cordon soudure Viroles forgées usinées Essais de corrosion sur échantillons du métal de base et de la ZAT (2014-2015) DRD/DIR/14-0149
  20. 20. Les prototypes de conteneurs HA : Traitement et contrôle de la soudure - Vidéo soudage FE Traitement de détensionnement thermique local par induction de la zone soudée suivant CODAP pour réduire les contraintes résiduelles internes SFEN - 21 mai 2014 Contrôle US de la soudure circulaire suivant CODAP. Mesure des contraintes résiduelles dans la zone détensionnée DRD/DIR/14-0149
  21. 21. Les prototypes de conteneurs MA-VL : Fabrication de maquettes SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  22. 22. SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  23. 23. de colis Objectifs majeurs : Evaluer dans le détail le comportement de des familles de colis du PIGD pour les différentes phases de vie du stockage Orientation de la R&D entre 2006 et 2017 Prise en compte de des familles et sous-familles de déchets Prise en compte des différentes phases de vie du stockage Focalisation sur la production de gaz et le relâchement des produits de dégradation hydrosolubles dans le cas des déchets MA-VL Focalisation sur les couplages entre les déchets et les matériaux Prise en compte des évolutions de concept Les principaux résultats : Détermination détaillée des rendements radiolytiques pour les différents gaz (H2, HCl, CO2 ) et estimation détaillée de la production de gaz pour : Les déchets polymères purs ou industriels, Les bitumes, Les matériaux cimentaires. Consolidation de des produits de dégradation hydrosolubles (espèces complexantes) libérés par radiolyse/hydrolyse des polymères Détermination détaillée des vitesses de corrosion des métaux réactifs et non réactifs Développement modèle de relâchement paramétré pour les différentes familles de déchets vitrifiés SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  24. 24. Une R&D sur les colis adaptée au développement de Cigéo Objectifs majeurs : Améliorer les modèles de comportement des déchets qui seront stockés ultérieurement Interaction verre R7/T7 / produits de corrosion et conséquences sur le passage en vitesse résiduelle Expérimentations en actif sur les verres R7/T7 (période insaturée et saturée) Développer les modèles de comportement des nouveaux déchets Déchets Déchets vitrifiés de Superphénix Déchets de traitement des combustibles civils et militaires du CEA Déchets de démantèlement Anticiper et répondre aux évolutions envisageables de la politique énergétique française Interaction combustibles usés / produits de corrosion / argilite IRF des MOx Accompagner les évolutions de concept SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  25. 25. Les axes de développement de la simulation numérique 3 grands axes de R&D en simulation numérique : La simulation des processus physiques Implémentation des modèles de comportement et des couplages multi-physiques Corrosion et environnement hydrique (vs production Corrosion des armatures et comportement mécanique béton Air de ventilation et milieu poreux (vs Risque Atex, ) Écoulements multi-composants gaz et mécanique en approche double milieu Transport réactif et hydraulique insaturée multi-composants gaz Les méthodes numériques de résolution Capacités de calculs « haute performance » Parallélisme des solveurs et calcul intensif Méthodes de décomposition de domaine espace/temps Algorithmes de résolution robustes et précis Solveurs/préconditionneurs de matrice performants (sur maillage déformé, ) Contrôle (estimateurs a posteriori) Algorithmes de maillage performants Maillages adaptatifs Maillages hybrides Les méthodes Analyse et de sensibilité Méthodes de décomposition des moments élevé Méta-modèles Assimilation de données et outils à la décision SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  26. 26. Calculs analytiques Calculs numériques séquentiels Calculs numériques parallèles Une montée en puissance de la R&D sur la simulation numérique 2000 2010 1990 2001 3D 104 mailles 500 Mo 2005 3D 7.105 mailles 5 To 2009 3D 106 mailles 10 To 2010 3D Processus linéaire 106 mailles 2011 3D Processus non linéaire 7.105 mailles SFEN - 21 mai 2014 1 cpu 8 - 32 cpus 20xx DRD/DIR/14-0149
  27. 27. X Y 0 1000 2000 3000 4000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 H: 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 Frame 001 09 Dec 2004 calcul dans Alliances Représentation simplifiée d une seule partie du stockage (zone HA) + COX maillage de 600.000 éléments Temps CPU = 5 jours Représentation simplifiée de tout le stockage (modules + puits + galeries) + COX maillage de 8.000.000 éléments Temps CPU = 5 jours 2005 (dossier 2005) 2009 (choix ZIRA) 2012 (comparaison esquisses) Représentation détaillée de tout le stockage (alvéoles + puits + galeries) + COX maillage de 12.000.000 éléments Temps CPU = 3 jours Porflow Porflow Porflow Evaluation du transfert de solutés dans le stockage Cigéo et complète des composants ouvragés (EDZ incluse) du stockage en 2012 Une montée en puissance de la R&D sur la simulation numérique SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  28. 28. Le développement de la R&D sur le monitoring Les axes de R&D Outils à demeure » (filaire) Méthodes mobilisables et distantes (non destructives) Transmission sans fil Effort important sur les fibres optiques pour les mesures thermiques, mécanique et chimique/gaz SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  29. 29. Le développement Pérenne de SFEN - 21 mai 2014 et de la biodiversité Stations de suivi des eaux Site expérimental forestier Site expérimental agricole Station atmosphérique Ecothèque Télédétection satellitaire et aéroportée Ruches instrumentées DRD/DIR/14-0149
  30. 30. SFEN - 21 mai 2014 Hydrosphère Lithosphère Biosphère (Biodiversité) Hommes (Habitudes de vie, pratiques) Atmosphère Air Eau de pluie Eaux de surface Eaux souterraines Sols Faune Flore Fonctionnement des écosystèmes Paramètres Physico-chimiques Biologiques radiologiques Une quantité de données élevée : 2500 points de suivi, 36.000 analyses, 50.000 observations Un outil exceptionnel de recherche sur un nombre de compartiments étudiés et de mesures très important DRD/DIR/14-0149
  31. 31. écothèque : un outil exceptionnel au service de la surveillance de SFEN - 21 mai 2014 Une banques de données environnementales complète (eau, sol, matrice biologique, ) La possibilité de comparaison du futur avec actuel et de procéder à des analyses rétrospectives de Une zone « process » de 1000 m² Cryogénie, surgélation, conservation à sec 4 tonnes d'échantillons secs 1,2 tonne d'échantillons cryogénisés 1 tonne d'échantillons conservés en surgélation. Une structure unique en France Les mémoires des enveloppes superficielles de la Terre et des milieux de vie des sociétés réunies dans un seul lieu Une intégration dans le réseau international des écothèques (Environmental Specimen Bank : www.inter-esb.org) Le respect des normes HQE, conception avec les exigences des meilleures réalisations similaires à Une mise en opérationnelle depuis fin 2013 Une ouverture officielle prévue au printemps 2014 Salle blanche Conservation par surgélationet cryogénie Pédothèque DRD/DIR/14-0149
  32. 32. écothèque : un outil ouvert au public SFEN - 21 mai 2014 La possibilité de voire la zone « process Compactus (conservation à sec) Réservoir cryogénique Surgélateur DRD/DIR/14-0149
  33. 33. Evolution de la R&D à partir de 2013 SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  34. 34. Les suites du débat public et de la conférence citoyenne Andra Andra sur « Meuse/Haute-Marne : le projet Cigéo » Un débat en 2 phases : 15 mai au 31 juillet 2013 puis 1ere septembre au 15 décembre 2013, a 154 Andra des avis et attentes, ainsi que des recommandations des évaluateurs (ASN, IRSN, CNE) de Andra et des autorités (autorité environnementale, HCTISN) qui se sont largement exprimés en 2013 sur le projet Cigéo Délibération du Conseil d'Administration Andra du 5 mai Journal Officiel (JORF n°0108 du 10 mai 2014) 4 évolutions du projet Un aménagement du calendrier récupérabilité » Horizon 2020 : décret de création » 1 proposition sur la réversibilité Définitions pour la réversibilité et la récupérabilité Approche par étapes 3 engagements Garantir la sûreté avant tout Maitriser les coûts SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  35. 35. Cigéo (1/2) 2 1 Projet de concept du Dossier 2005 Projet de concept du Dossier 2009 Zone descenderie Zone puits Zone de stockage MA-VL Zone de stockage HA) HA0 Projet de concept à fin 2013 Zone puits SFEN 21 mai 2014
  36. 36. La structuration de la R&D à partir de 2013 Une structuration autour de 5 thématiques opérationnelles Préserver la ressource rare des sites de stockage Définir les exigences et les Spécifications Techniques de Besoins (STB), et les adapter au progrès des connaissances Accompagner les opérations de construction et d'exploitation des stockages Définir et exploiter les techniques et les réseaux Optimiser les matériaux des stockages SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  37. 37. Les lignes de forces scientifiques au travers des thématiques opérationnelles Matériaux et comportement des ouvrages Définition de formulations des matériaux, caractérisation des matériaux et caractérisation / dimensionnement des objets « composants » Caractérisation des couplages et systèmes THMC complexes Déchets en situation de stockage et conditionnement/traitement des déchets Base de connaissances pour les spécifications et la conception Gouvernance de la gestion des déchets (définition de filières de gestion adaptées) Mesure De de la connaissance Simulation numérique Besoins de représentation des composants et des processus (exploitation et après fermeture, stockage / milieu géologique/environnements de surface) Surfaces et interfaces continentales Caractérisation du milieu géologique de (sub)surface et des environnements de surface Sciences Humaines et Sociales (SHS) Gouvernance des stockages et des déchets SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  38. 38. Programme de R&D 2013-2016 : vers une implication plus Andra Exemple du projet de traitement des déchets MA-VL « alpha » (projet PIVIC) Déchets technologiques MA-VL issus des installations de fabrication de MOx et de retraitement du combustible Gants, chiffonnettes par voie plasma confinante Facteur 15 de réduction de volume par rapport au déchet brut Prise en charge ponctuelle de déchets petits producteurs sans filière Collaboration Areva/CEA/Andra sur la période 2011-2018, financement partiel SFEN - 21 mai 2014DRD/DIR/14-0149
  39. 39. SFEN - 21 mai 2014 Andra sont présentées sur : http//www.andra.fr/ DRD/DIR/14-0149

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