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.

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Phase 2006 - 2017

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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

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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

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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

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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

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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

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

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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

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-argile au laboratoire souterrain

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concrete plug

clay divider

concrete pouring

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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)

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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

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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

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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

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Le développement du Laboratoire souterrain sur la période 2004-2013

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Essais de différents soutènements/revêtements au LS

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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

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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 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

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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)

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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

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Contrôle US de la soudure circulaire suivant CODAP.

Mesure des contraintes résiduelles dans la zone détensionnée

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Les prototypes de conteneurs MA-VL : Fabrication de maquettes

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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

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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

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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

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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 mailles10 To

2010

3D Processus linéaire 106 mailles

2011

3D Processus non linéaire 7.105 mailles

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1 cpu

8 - 32 cpus

20xx

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X

Y

0 1000 2000 3000 40000

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

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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

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Le développement Pérenne de

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et de la biodiversité

Stations de suivi des eaux

Site expérimental forestier

Site expérimental agricole

Station atmosphérique

Ecothèque

Télédétection satellitaire et aéroportée

Ruches instrumentées

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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

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écothèque : un outil exceptionnel au service de la surveillance de

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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

Conservatio

n

par

surg

élation e

t cryo

gén

ie

Péd

oth

èque

DRD/DIR/14-0149

écothèque : un outil ouvert au public

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La possibilité de voire la zone « process

Compactus (conservation à sec)

Réservoir

cryogénique

Surgélateur

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Evolution de la R&D à partir de 2013

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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

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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

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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

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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

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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 2014 DRD/DIR/14-0149

SFEN - 21 mai 2014

Andra sont présentées sur : http//www.andra.fr/

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