Technischer Bericht NTB 84-31

Le présent concept de la Nagra concernant l'élimination des déchets hautement radioactifs vitrifiés en provenance du retraitement prévoit un dépôt dans le socle cristallin de la Suisse septentrionale. L'une des barrières de sécurité consiste en un conteneur dont le rôle est de rester étanche durant 1'000 ans sous une pression isostatique de 300 bar (correspondant à la pression de gonflement maximale de la bentonite prévue comme matériau de remplissage).

Le rapport décrit un conteneur de dépôt final dimensionné en conséquence et construit en acier coulé GS 40; il s'agit d'une coquille cylindrique creuse à parois épaisses; le fond et le couvercle sont en forme d'hémisphères. Le diamètre extérieur est de 940 mm et la longueur hors tout de 2'000 mm. L'épaisseur des parois est de 250 mm dans la partie cylindrique et de 150 mm dans les parties hémisphériques. A l'intérieur du fond et du couvercle se trouvent des écrans de radiation épousant les contours des parois. La masse totale d'un conteneur, y compris les déchets vitrifiés, est de 8'900 kg. Le conteneur est conçu de telle manière que même sous l'effet d'une pression extérieure de 300 bar il n'y ait pratiquement aucune contrainte de tension ou de cisaillement aux surfaces extérieures exposées au milieu corrosif, ou à tout le moins que de telles contraintes soient très faibles. Ceci vaut en particulier pour la zone proche de la soudure joignant le corps et le couvercle du conteneur, où l'on a pris soin d'éviter les tensions supplémentaires, par la forme de la surface de contact et par l'emplacement de la soudure; cette dernière n'a pour fonction que d'assurer l'étanchéité. Les processus et techniques nécessaires à la fabrication et au contrôle de qualité sont maîtrisés par la technologie actuelle.

La résistance à la corrosion requise à long terme est obtenue par l'addition à l'épaisseur des parois d'une réserve de 50 mm; il s'agit là d'une réserve prudente, si l'on considère que les résultats du programme d'étude de la corrosion de la Nagra indiquent que la pénétration maximale de l'attaque n'excédera pas 30 mm en 1'000 ans dans l'environnement chimique du dépôt.

Le conteneur pour dépôt final à parois épaisses garantit aussi un écrantage suffisant du rayonnement radioactif des déchets vitrifiés, permettant ainsi au personnel d'exploitation du dépôt final une manutention directe. La dose horaire maximale à la surface de la partie cylindrique du conteneur s'élève à moins de 100 mrem/h (1 msv/h), à la surface du fond et du couvercle 30 mrem/h (0,30 msv/h) seulement; les neutrons y contribuent plus que la radiation gamma. Du fait de l'action d'écrantage considérable du conteneur, l'évolution de gaz du fait de la radiolyse est très faible. On peut calculer, en utilisant des hypothèses prudentes, que la quantité d'hydrogène produite par la radiolyse en 1'000 ans n'excédera pas 30 mg, ce qui est négligeable par comparaison avec la quantité produite par la corrosion du conteneur, soit approximativement 44 kg en 1'000 ans.

On a procédé à une analyse des contraintes et de la stabilité, sous l'hypothèse que le conteneur a une épaisseur de paroi réduite uniformément de 50 mm par la corrosion; cette analyse montre que sous une pression isostatique de 300 bar la contrainte de référence maximale n'excède pas 80 N/mrn², assurant ainsi un facteur de sécurité contre le dépassement de la contrainte maximale admissible plus élevé que celui requis par le code ASME (ASME VIII, Division 1). L'analyse de stabilité menée à bien en utilisant le même code démontre elle aussi une marge de sécurité élevée.

En plus on a considéré les conséquences de l'hypothèse extrêmement prudente que le conteneur n'est corrodé que sur un côté et conclu que même dans ce cas le conteneur ne serait pas endommagé. Finalement on a considéré le comportement mécanique à long terme, en particulier le fluage, du conteneur: il a été possible de conclure que sous les conditions de pression et de température régnant dans le dépôt il ne faut, pour un conteneur en acier coulé GS 40, s'attendre à un éventuel effet négatif dû au fluage que nettement après une période de 1'000 ans.