Technical Report NTB 09-04

En Suisse, la Société coopérative nationale pour le stockage des déchets radioactifs (Nagra) est chargée de développer une méthode efficace pour le stockage sûr des déchets de haute activité vitrifiés (DHA) et des assemblages combustibles usés (AC). Parmi les matériaux envisagés pour les conteneurs de stockage figure l'acier au carbone. Ces conteneurs à parois épaisses, d'un diamètre d'environ 1 m et d'une longueur d'environ 3 m (DHA) ou d'environ 5 m (AC) seront placés dans des galeries horizontales et entourés d'un remplissage de bentonite. Les directives de l'autorité de sûreté exigent que les conteneurs assurent le confinement des radionucléides sur une durée de 1000 ans, mais la Nagra souhaite garantir cette fonction sur plus de 10.000 ans. L'eau interstitielle dans l'environnement des conteneurs est d'origine marine avec 0.1-0.3 M Cl^-. En raison de la présence d'hydrogène résultant des réactions de corrosion, il est nécessaire d'estimer la probabilité d'une fissuration assistée par l'hydrogène et d'effectuer des recommandations sur les mesures à prendre pour éliminer cette probabilité.

Dans cette perspective, on a analysé les principaux rapports détaillant l'évolution du milieu ambiant et les taux de corrosion qui en résultent pour les conteneurs de stockage, en étudiant particulièrement les conséquences du processus sur la concentration d'hydrogène absorbé par l'acier. Des calculs simples portant sur la diffusion et l'accumulation d'hydrogène dans le compartiment interne du conteneur scellé indiquent que la pression atteinte au cours de la période considérée équivaut à celle du gaz présent à l'extérieur du conteneur (estimée à environ 10 MPa). Ceci est une donnée importante, car il n'est pas possible de traiter la surface interne de la soudure effectuée lors du scellement du conteneur. Les théories actuelles relatives à la fissuration assistée par l'hydrogène ont été passées en revue. Il en ressort que les phénomènes mécaniques et les modèles correspondants ne sont pas suffisamment maîtrisés pour autoriser des prédictions quantitatives dans le cadre de l'application envisagée. Dès lors, le présent rapport se borne à identifier les conditions et valeurs limites prévalant lors de la fissuration et d'estimer la probabilité selon laquelle ces conditions et valeurs limites pourraient être dépassées au cours de la durée de vie du conteneur. L’analyse de ces données permet de conclure qu’une fissuration est extrêmement improbable. Ce rapport fournit des recommandations quant au choix de la composition de l'acier, de son traitement et des procédés de soudure, afin d'éliminer autant que possible la probabilité de fissuration dans le cadre des conditions présumées pour le conteneur de stockage.