Technical Report NTB 16-04

Dans les dépôts pour déchets radioactifs aménagés en couches géologiques profondes, des quantités significatives de gaz seront générées au long terme, résultant de divers processus, en particulier de la corrosion anaérobie des métaux et de la dégradation des composés organiques. En conséquence, l'impact de la génération des gaz sur la sûreté des dépôts en phase post-fermeture doit être évalué dans le cadre d'une démonstration de sûreté.

Le présent rapport contient une description détaillée de la modélisation quantitative de la génération de gaz et de la consommation d'eau associée au cours de la phase post-fermeture des dépôts en couches géologiques profondes dans l'Argile à Opalinus, sur la base des connaissances scientifiques actuelles et des conceptions de dépôts préliminaires existantes. Il présente la base de modélisation, c’est-à-dire les modèles conceptuels et mathématiques, les données d'entrée utilisées, les outils informatiques élaborés, les incertitudes pertinentes, les principales options stratégiques et conceptuelles, ainsi que la dérivation, l'analyse et la discussion de cas d'évaluation spécifiques.

La modélisation est réalisée séparément pour les deux sources de gaz principales, en l’occur¬rence les déchets stockés (y compris les conteneurs de stockage) et les matériaux de construc¬tion. La contribution des matériaux de construction au taux de génération de gaz dans les galeries de stockage pour assemblages combustibles usés (AC) et déchets de haute activité vitrifiés (DHA) est sensible sur plusieurs milliers d'années après la fermeture. Sur le long terme, toutefois, c’est la corrosion des conteneurs de stockage, fabriqués (selon le scénario de référence) en acier au carbone, qui est à l’origine de la majeure partie des gaz produits dans ces galeries. Les matériaux de construction présents dans les ouvrages souterrains pour déchets de moyenne activité à vie longue (DMA-VL) et de faible et moyenne activité (DFMA) ne contribuent que pour une faible part à la génération de gaz.

Dans les ouvrages souterrains destinés au stockage des DMA VL, la production de gaz est généralement due en majorité à la génération d'hydrogène issue de la corrosion des conteneurs de déchets radioactifs Mosaik II en fonte utilisés pour les éléments internes des REP, ainsi que de la corrosion de l'aluminium dans les déchets d’exploitation provenant des installations de surface du dépôt pour DHA. Dans les ouvrages souterrains destinés au stockage des DFMA, la production de gaz est également due en majorité à la génération d'hydrogène issue de la corrosion de l'acier au carbone contenu dans les déchets de désaffectation provenant des réacteurs de Beznau et de Leibstadt, ainsi que du centre de recherche du PSI Ouest, bien que la contribution de ce dernier semble être moins prononcée si l’on considère les données d'inven¬taire récemment mises à jour. Pour les DMA et DFMA, la dégradation des composés organiques n'affecte pas la production de gaz de manière significative.

La génération des gaz est principalement influencée par les quantités et les propriétés géomé¬triques de l'acier au carbone et de l'aluminium, les mécanismes et taux de corrosion associés, ainsi que les conditions environnementales prédominantes au cours des périodes couvertes par les études de sûreté respectives. Certains de ces facteurs seront pris en compte lors d'acti¬vités de recherche ultérieures, afin de réduire les incertitudes existantes. En outre, on pourra avoir recours si nécessaire à certaines options stratégiques et conceptuelles qui permettront de réduire considérablement la génération de gaz: la fusion des DMA et DFMA métalliques, l'utilisation, pour les AC et DHA, de conteneurs de stockage dont les matériaux génèrent des quantités de gaz bien inférieures, le retrait et/ou le remplacement de conteneurs de DFMA et DMA avant stockage, ainsi que le choix de technologies fonctionnant sans rails pour la mise en place des colis et le remblayage des ouvrages souterrains destinés aux AC/DHA.