Technical Report NTB 02-11

Canister Options for the Disposal of Spent Fuel

Ce rapport présente des propositions pour la conception de conteneurs destinés au stockage des assemblages combustibles usés dans un dépôt situé soit dans des roches cristallines, soit dans les Argiles à Opalinus. Ces propositions sont basées sur les exigences fonctionnelles et les performances requises pour ce type de conteneur, différents critères de conception définis dans l'état actuel des connaissances, ainsi que l'étude des conditions de stockage et de leur influence sur les performances à long terme des matériaux envisagés pour les conteneurs. Sur la base de plusieurs études de performances des matériaux réalisées dans différents pays, notamment en Suisse, des durées de vie de 1000 et 100.000 ans ont été fixées comme objectifs pour l'évaluation. Deux types de conteneurs respectant ces contraintes de durabilité sont analysés en détail: d'une part un conteneur en acier au carbone à parois épaisses (~15 cm) et d'autre part un conteneur composite comprenant un emballage en fonte, assurant l'intégrité structurelle, inséré dans une enveloppe en cuivre (le conteneur envisagé par SKB et Posiva).

Le conteneur en acier se trouve en phase de conception, si bien que seule la fabrication de l'enveloppe externe a été prise en compte pour l'étude de faisabilité industrielle. En ce qui concerne l'évaluation de l'intégrité à long terme, on a étudié le comportement structurel de l'enveloppe soumise à des contraintes isotropiques dans le dépôt, ainsi que l'influence de divers mécanismes de corrosion. L'analyse des processus de corrosion indique que durant la courte phase aérobie du dépôt (quelques dizaines d'années), on observerait une corrosion générale et par piqûres très limitée (sur environ 1 cm). Ensuite, la corrosion au cours de la phase anaérobie devrait être de l'ordre de 1 μm a-1. L'analyse d'autres mécanismes – tels que la corrosion microbienne, la corrosion sous contrainte et l'endommagement engendré par l'hydrogène – montrent qu'ils ne devraient pas entraîner la rupture des parois des conteneurs, dont la durée de vie atteindrait de ce fait au moins 10.000 ans, ce qui dépasse de loin l'objectif fixé de 1000 ans. L'analyse structurelle montre que, pour une corrosion affectant le conteneur sur 2 cm, la résistance de celui-ci serait suffisante pour que, sur une durée de 10.000 ans, les parois restent étanches malgré les charges structurelles.

L'étude de l'impact des mécanismes de corrosion sur le conteneur en cuivre, dans un environnement de dépôt composé soit de roches cristallines, soit d'Argiles à Opalinus, permet d'estimer sa durée de vie à 100.000 ans au minimum, ce qui correspond aux résultats obtenus lors des évaluations réalisées en Suède et en Finlande.