Rapport d'évaluation n°10

Commission Nationale D'Évaluation Relative Aux Recherches Sur La Gestion Des Déchets Radioactifs

Description

Mise en place en avril 1994, la Commission Nationale d'Evaluation (CNE) poursuit, dans son rapport n°10, son étude sur la gestion des déchets nucléaires selon les trois axes définis par la loi de 1991 (axe 1 : séparation et transmutation, axe 2 : stockage souterrain, axe 3 : conditionnement et entreposage de longue durée). La CNE fait donc le point sur son activité 2003 ainsi que sur l'avancée des recherches autour de ces trois axes. Dans le cadre de la coopération internationale, la Commission revient également sur l'état des recherches et des réalisations à l'étranger.

Sujets

• Déchet radioactif
• Loi
• Application
• Stockage
• Gestion des déchets
• Recherche (homonymie)
• Territoire
• Environnement
• Aménagement du territoire

Informations

• Publié par: rapports-territoire-environnement
• Publié le: 01 juin 2004
• Nombre de lectures: 2
• Licence : En savoir +
  Paternité, pas d'utilisation commerciale, partage des conditions initiales à l'identique
• Langue: Français

Extrait

BILAN PRÉVISIONNEL

Sommaire

Pages

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII

Chapitre 1 : Activités de la Commission - Documents reçus, examinés par la Commission. .

1.1. Auditions scientifiques, visites de laboratoire et réunions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.2. Documents reçus et examinés par la Commission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.3. Stratégie et programmes des recherches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Chapitre 2 : Les recherches sur la séparation et la transmutation - Axe 1 de la loi de 1991. .

Résumé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.1. Séparation poussée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.1.1. Voie hydrochimique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.2. Voie pyrochimique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.3. Collaborations internationales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.4. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.2. Transmutation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

1

2

2

5

5

5

6 7 7 8

8

2.2.1. Points saillants et nouvelles orientations stratégiques du CEA . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.2.2. Cibles et combustibles pour la transmutation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.2.2.1. Collaborations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.2.2.2. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2.3. La transmutation en systèmes sous critiques (ADS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2.3.1. Le bilan des recherches et du 5 ème  10PCRD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.3.2. La préparation du 6 ème PCRD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.2.3.3. La nouvelle démarche concernant le futur des ADS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.2.4. La transmutation en réacteurs critiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.2.5. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

I

II

Chapitre 3 : Les recherches sur le stockage en formation géologique profonde – Axe 2 de la loi de 1991 17. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Résumé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.1. Place de l’échéance 2006 dans le processus de reconnaissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.1.1. Chronologie de la reconnaissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.1.2. Avis de la Commission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3.1.3. Statut du laboratoire de Bure après l’échéance de la loi de 1991 . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.2. Questions principales mises en évidence par la reconnaissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.3. Les travaux 2002-2003 et à venir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.3.1. Le programme scientifique de l’Andra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.3.2. Bilan des études et travaux Andra 2002 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.3.3. Forages de reconnaissance au niveau du secteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.3.4. Forages de reconnaissance au niveau du site de Bure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.3.4.1. Forage de reconnaissance de la formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.3.4.2. Fonçage des puits d’accès . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.3.5. Mont Terri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.3.5.1. Expérience EZ-A d’interruption de l’EDZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.3.5.2. Expérience HED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.3.5.3. Géochimie des fluides contenus dans la roche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.3.5.4. Expériences de diffusion et d’osmose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.3.6. Expérimentations dans la niche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.3.7. Expérimentations en galerie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.3.8. Trois questions scientifiques particulières . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.3.8.1. Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.3.8.2. Mécanique et géomécanique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.3.8.3. Problématique Gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.4. Recherches en appui de la Modélisation d’un stockage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.4.1. APSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.4.2. Modélisations géologique et hydrogéologique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.4.3. Episode de désaturation – resaturation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.4.4. Les termes sources radioactifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.4.5. Transport des éléments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.4.6. Hypothèses essentielles du calcul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.4.7. Conduite des calculs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.4.8. Conclusion sur la modélisation d’un stockage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.5. Travaux associés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3.5.1. GdR Forpro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3.5.2. Tournemire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3.6. Conclusion sur les recherches de l’axe 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Annexes au chapitre 3

Annexe A – Analyse du dossier APSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Annexe B – Termes sources : modèles opérationnels retenus par l’Andra (MOP) . . . . . . . . 35 Annexe C – Chimie et géochimie des argilites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Annexe D – Outils de simulation et processus de qualification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

Chapitre 4 : Les recherches sur le conditionnement des déchets et sur l’entreposage de longue durée des déchets et du combustible usé – Axe 3 de la loi de 1991 43. .

Résumé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

4.1. Conditionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

4.1.1. Colis de déchets industriels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

4.1.1.1. Caractérisation radiologique et chimique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.1.1.2. Modèles scientifiques et opérationnels des matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.1.1.3. Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

4.1.2. Conditionnements spécifiques pour éléments séparés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

4.1.2.1. Objectifs – Programme d’étude du CEA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.1.2.2. Action du GdR NOMADE – Le phosphate-diphosphate de thorium (PDT) . . 46 4.1.2.3. Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

4.1.3. Combustibles usés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

4.1.3.1. Programme PRECCI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 4.1.3.2. Modèles scientifiques et opérationnels de relâchement de l’activité . . . . . . . 49 4.1.3.3. Collaborations internationales du CEA en liaison avec PRECCI . . . . . . . . . . 50 4.1.3.4. Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

4.2. Entreposage de longue durée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

4.2.1. Conteneurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

4.2.1.1. Nature des conteneurs étudiés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

4.2.1.2. Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

4.2.2. Entrepôts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

4.2.2.1. ELD pour colis de déchets MAVL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

4.2.2.2. Entrepôts pour colis thermiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

4.2.2.2.1. Cas des colis de MOX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

4.2.2.2.2. Cas des colis de verre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

III

IV

4.2.2.3. CECER – Moyen d’études et d’essais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.2.2.4. Potentialité des entrepôts industriels à longue durée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.2.2.5. Stratégie de longue durée fondée sur des entreposages industriels . . . . . . . . . 55 4.2.2.6. Etudes de sites pour l’ELD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 4.2.2.7. Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Annexes au chapitre 4

Annexe A – Installations de mesure d’activité des colis de déchets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Annexe B – Modélisation du comportement à long terme des colis de déchets bitumés . . . 59 Annexe C – Modélisation du comportement à long terme des colis de déchets vitrifiés . . . . 61 Annexe D – Analyse du rapport technique CEA DEN/DDIN/RT-DPRGD/2003/1 «Programme d’étude pour démontrer la faisabilité techniques des nouvelles matrices de conditionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63» . Annexe E – Conteneurs d’entreposage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Annexe F – Centre d’Expertise sur le Conditionnement et l’Entreposage des Matières Radioactives (CECER) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

Chapitre 5 : Etat des recherches et des réalisations à l’étranger 69. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Résumé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

5.1. 6 ème  69PCRD (Programme Cadre pour la Recherche et Développement) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.2. Conférence Euradwaste (Luxembourg, 29 mars – 1 er  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .avril 2004) 71

5.2.1. Domaine « stockage géologique des déchets et du combustible usé » . . . . . . . . . . . . 71 5.2.2. Domaine séparation-transmutation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

5.3. ConférenceGlobal 2003 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72(Nouvelle Orléans, 16-20 novembre 2003)

5.3.1. La transmutation et les réacteurs du futur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 5.3.2. Les cibles d’irradiation et les nouveaux combustibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 5.3.3. Les séparations chimiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 5.3.4. Conditionnement des déchets et entreposage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 5.3.5. Orientations générales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 5.4.Migration 03(9 th International conference on the chemistry and migration behavior of actinides and fission products in the geosphere), 21-26 septembre 2003, Gyeonju, Corée du Sud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

5.5. Réalisation, en Suisse, du dossier de synthèse de démonstration de la faisabilité du stockage géologique dans une formation argileuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

5.5.1. Sélection d’une roche d’accueil (« Argiles à Opalinus ») et d’une région potentielle d’implantation d’un dépôt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 5.5.2. Conception d’un dépôt – Principes d’exploitation – Réversibilité (preuve de faisabilité technique) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

5.5.2.1. Principe généraux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 5.5.2.2. Architecture du dépôt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

5.5.3. Preuve de la sûreté du dépôt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Annexe au chapitre 5

Annexe A – 5 ème Programme-Cadre pour la Recherche et le Développement structure et financement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Composition de la Commission nationale d’évaluation au 1 er juin 2004. . . . . . . . . . . . . . . .

Glossaire

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83

V

VI

CommissionNationaled’Évaluation B ILAN PRÉVISIONNEL

La loi de 1991 (appelée ci-après « la loi ») marque l'intervention du Parlement dans la ges- tion des déchets nucléaires de haute activité et à vie longue (appelés ci-après « déchets à vie longue »). Il importe donc qu'en 2006 la repré- sentation nationale soit suffisamment éclairée, afin d'être en mesure de faire des choix qui soient fondés sur les possibilités scientifiques et technologiques ouvertes par les recherches selon les trois axes fixés par le Législateur dans l'ar- ticle 4 de la loi. Depuis sa mise en place en avril 1994, la Commission Nationale d'Evaluation (CNE) a mené 106 auditions et tenu 87 réunions de travail qui lui ont permis de présenter chaque année au Gouvernement et au Parlement une évaluation critique des recherches effectuées et des résultats obtenus. Il convient maintenant, en 2004, de faire le point pour préparer le bilan final des travaux qui devra être présenté par la CNE à l'issue des recherches, selon les termes de la loi. Le présent document constitue un bilan prévisionnel qui sera complété en 2006 à mesure que de nouveaux résultats, dont la Commission considère certains comme essentiels, seront disponibles. La loi ne comprend pas explicitement les recherches sur la radiobiologie et l'épidémio- logie. Les recherches sur les aspects sociétaux et économiques spécifiques aux déchets à vie longue n'ont pas été évoquées devant la CNE, malgré les souhaits qu'elle a exprimés. La loi a été promulguée dans le contexte fran- çais nucléaire de l'époque, caractérisé par le moratoire de 1990 sur le stockage géologique. La gestion des combustibles usés s'inscrivait encore dans une perspective d'utilisation du plu- tonium séparé dans des réacteurs à neutrons rapides (RNR). De fait, le cycle électronucléaire évoluait déjà vers un recyclage du plutonium dans des combustibles mixtes (MOX) qui sont utilisés dans 20 réacteurs à neutrons thermiques

(REP) du palier 900 MW el ; cela implique le retraitement des trois quarts des combustibles usés et l'entreposage des autres. Cette option a pour effet de diminuer la quantité de plutonium, de le dégrader et de le concentrer dans un envi- ronnement difficilement accessible à toute tenta- tive de détournement. Le programme inscrit dans la loi est d'une ampleur considérable ; avec le recul, il apparaît que le temps et les moyens nécessaires pour en mener à bien certaines parties ont été sous- estimés. En effet, au strict plan de la recherche, il fallait explorer simultanément, avec la volonté d'aboutir à des résultats tangibles, trois voies parallèles et complémentaires dont la durée d'é- tude était très différente. Il s'agissait aussi de recherches interagissant fortement avec des pré- occupations publiques, ce qui a interféré avec le déroulement de certaines d'entre elles. La réalisation du programme exigeait une mobi- lisation scientifique importante - à laquelle ont pu contribuer les fortes incitations de la CNE – fédérant progressivement de nombreux centres de recherche, universités et organismes divers autour des acteurs principaux de la loi.

AXE 1. S ÉPARATION ET TRANSMUTA - TION L'enjeu de l'axe 1 est de réduire la radiotoxicité à long terme des déchets à vie longue en transmu- tant certains des radionucléides qu'ils contien- nent. Les recherches ont porté d'une part sur la séparationdes éléments associés à ces radionu- cléides et d'autre part sur l'examen de scénarios et l'étude de systèmes detransmutation. Le CEA, engagé depuis longtemps dans les recherches sur le retraitement des combustibles usés, a pu conduire des études sur laséparation d'éléments autres que l'uranium (U) et le pluto- nium (Pu) et qui posent des problèmes de long

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