Système à barrières multiples
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Première barrière : La pastille de combustible nucléaire
La première barrière du système à barrières multiples est la pastille de combustible. Les pastilles de combustible sont fabriquées à partir de poudre de dioxyde d'uranium, un matériau céramique, cuit dans un four pour produire une pastille dure à haute densité. La céramique est extrêmement durable : elle ne se dissolve pas facilement dans l'eau et sa résistance à l'usure et aux températures élevées en font l'un des matériaux d'ingénierie les plus durables.
Deuxième barrière : L’élément de combustible et la grappe de combustible
Chaque grappe de combustible est composée d'un certain nombre de tubes scellés appelés éléments de combustible. Les éléments de combustible contiennent les pastilles de combustible et sont constitués d'un métal solide et résistant à la corrosion appelé Zircaloy. La fonction de chaque élément est de contenir et d'isoler les pastilles de combustible.
Troisième barrière : Le conteneur de combustible nucléaire irradié
Les grappes de combustible nucléaire irradiées seront placées dans de grands conteneurs très durables. En 2014, nous avons affiné la conception de notre conteneur afin de l’optimiser pour le combustible irradié CANDU généré par les réacteurs nucléaires canadiens. Le conteneur et la boîte tampon en argile bentonitique (barrière 4) constituent ensemble un élément clé du système de barrières ouvragées.Le conteneur empêchera toute eau qui pourrait parvenir au conteneur d’atteindre le combustible et les radionucléides. Il est conçu pour demeurer intact et pour complètement isoler le combustible nucléaire irradié jusqu’à ce que son niveau de radioactivité ait diminué et atteint celui de l’uranium naturel.
Chaque conteneur de combustible nucléaire irradié peut recevoir 48 grappes à l’intérieur d’un insert constitué de 12 canaux en acier au carbone. La coque en acier au carbone du conteneur possède une résistance mécanique suffisamment grande pour lui permettre de supporter la pression de la roche sus-jacente et la charge additionnelle d’un glacier de trois kilomètres de hauteur qui pourrait se former au cours d’une future ère glaciaire. La tête du conteneur en acier au carbone, qui est soudée au corps du conteneur, est sphérique, ce qui lui permettra aussi de supporter ces pressions.
Le conteneur est recouvert de cuivre pour prévenir la corrosion. Le revêtement de cuivre et les technologies de soudage utilisés pour ce modèle de conteneur sont basés sur des technologies éprouvées facilement disponibles au Canada. Le conteneur et ses composants seront fabriqués dans une usine conçue à cette fin qui pourrait être située dans la collectivité hôte du dépôt ou dans la région environnante, selon l’intérêt local.
Quatrième barrière : L’argile de bentonite
Lors de la mise en place du combustible dans le dépôt, chaque conteneur de combustible nucléaire irradié sera enfermé dans une boîte tampon en argile bentonitique hautement compactée. L’argile bentonitique est une matière naturelle qui, d’après les études, constitue une puissante barrière contre l’écoulement de l’eau. Elle se gonfle au contact de l’eau, ce qui en fait un matériau très étanche.Elle est également très stable, comme le confirment les observations faites dans des formations naturelles vieilles de centaines de millions d’années. Les propriétés chimiques de l’argile bentonitique contribueront à absorber toute éventuelle radioactivité dans le cas peu probable où il s’en échapperait du conteneur. Chaque boîte tampon sera séparée de la suivante par des blocs d’espacement en argile bentonitique. Les conteneurs seront empilés sur deux couches.
Une fois les conteneurs de combustible nucléaire irradié placés dans le dépôt, tous les espaces vides dans chaque salle souterraine seront également remplis d’argile bentonitique.
Un bouchon d’argile bentonitique hautement compactée d’une épaisseur de six à 10 mètres et une cloison de béton d’une épaisseur de 10 à 12 mètres seront utilisés pour sceller l’entrée de chaque salle de stockage.
Avant la fermeture du dépôt, les tunnels et les puits seront remplis de matériaux de remblayage et de produits de scellement aux propriétés similaires, afin d’isoler le dépôt de l’environnement. La performance du dépôt sera surveillée pendant la mise en place du combustible et au cours d’une longue période après la fermeture de l’installation.
Cinquième barrière : La géosphère
La géosphère forme une barrière rocheuse naturelle qui protégera le dépôt contre les événements naturels perturbateurs, l’écoulement de l’eau et l’intrusion humaine.Le dépôt sera construit approximativement à 500 mètres de profondeur; la profondeur exacte dépendra des caractéristiques du site. Il sera excavé dans une formation de roche sédimentaire ou de roche cristalline qui satisfait aux exigences de sûreté et techniques du projet. La formation rocheuse choisie sera peu perméable, ce qui limitera beaucoup le mouvement des eaux souterraines.
Cette barrière naturelle fera en sorte que le dépôt confine et isole de manière sûre le combustible nucléaire irradié, même en cas de circonstances extrêmes.
Essai de mise en place à pleine échelle
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Garantir la sûreté : Le système à barrières multiples
Dans le dépôt géologique en profondeur, une série de barrières artificielles et naturelles fonctionneront ensemble pour confiner et isoler le combustible nucléaire irradié.
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Dans le dépôt géologique en profondeur, une série de barrières artificielles et naturelles fonctionneront ensemble pour confiner et isoler le combustible nucléaire irradié.
FAQs connexes
Voir toutes les FAQLes conteneurs de stockage sont-ils testés pour garantir qu’ils ne fuiront pas?
Oui. Les conteneurs de stockage à long terme feront partie d’un ensemble de barrières naturelles et ouvragées qui se conjugueront pour confiner et isoler le combustible nucléaire irradié dans le dépôt géologique en profondeur. Leur épaisse coque en acier massif est fermée par soudure. L’acier procurera aux conteneurs la résistance mécanique nécessaire pour supporter les pressions qui seront exercées par la roche sus-jacente et les futures glaciations. La couche externe des conteneurs consistera en un revêtement de cuivre résistant à la corrosion.
Les conteneurs feront l’objet d’un examen non destructif réalisé à l’aide d’ultrasons à haute fréquence, qui permet de caractériser l’épaisseur et la structure interne, ainsi que d’un contrôle de surface pour s’assurer que les soudures et le revêtement de cuivre ne comporteront pas de défauts, ce qui confirmera qu’ils ne fuiront pas.
Le dépôt souterrain pourrait-il laisser fuir des rayonnements?
Le projet ne pourra aller de l’avant sans que soient respectées les exigences rigoureuses fixées pour garantir l’absence de fuites radioactives du dépôt souterrain et la protection des gens et de l’environnement.
Un système à multiples barrières techniques et naturelles garantira la sécurité à long terme du public et des travailleurs. Ces barrières comprennent :
- La pastille de combustible nucléaire;
- L’élément de combustible et la grappe de combustible;
- Le conteneur de combustible nucléaire irradié;
- L’argile bentonitique;
- La géosphère, c’est-à-dire la formation rocheuse hôte du dépôt.
Chacune de ces barrières procurera une couche de protection, de sorte que si l’efficacité de l’une d’entre elles se dégrade ou est compromise, les autres barrières continueront à contenir et à isoler le combustible nucléaire irradié.
L’examen réglementaire du dépôt nécessitera un certain nombre d’évaluations de la sûreté, qui porteront sur un large éventail de scénarios, afin de garantir la protection des gens et de l’environnement. Des « scénarios de perturbations » sont examinés pour tester une série de circonstances hypothétiques telles que l’impact d’une défaillance du conteneur au bout de 10 000 ou 60 000 ans, ou la défaillance des joints d’étanchéité dans les puits du dépôt.
Le dossier de sûreté du projet doit démontrer avec certitude que le dépôt respectera les exigences rigoureuses des autorités de réglementation ou les surpassera.
L’accumulation de chaleur dans le dépôt pourra-t-elle engendrer des failles dans la roche environnante?
Non. La désintégration radioactive produira une certaine dose de chaleur; toutefois, avant d’être transportées dans le dépôt géologique en profondeur, les grappes de combustible nucléaire irradiées auront refroidi pendant des décennies dans les installations d’entreposage provisoires où le combustible a été utilisé.
De plus, la conception du dépôt et le dossier de sûreté sont élaborés de façon à garantir que les températures générées n’influenceront pas la capacité du système à barrières multiples ou de la roche environnante à confiner et isoler le combustible nucléaire irradié.
Le plan du dépôt et l’espacement des conteneurs empêcheront la température de dépasser 100 degrés Celsius à la surface des conteneurs. Les conteneurs de combustible nucléaire irradié atteindront leur température maximale moins de 100 ans après avoir été placés dans le dépôt. La température diminuera ensuite progressivement pour atteindre des niveaux proches de ceux qui existaient avant la construction du dépôt.
La conception du dépôt garantira que cette chaleur n’engendre pas de failles et ne crée pas de voies de diffusion des rayonnements dans la roche environnante. La surveillance du dépôt permettra de s’assurer que l’installation se comporte comme prévu sur le plan de la sûreté.
Y a-t-il suffisamment d’argile bentonitique pour répondre aux besoins du dépôt géologique en profondeur?
Oui. Il y a suffisamment d’argile bentonitique actuellement pour répondre aux besoins du plan canadien, ainsi qu’à ceux des autres dépôts de combustible irradié prévus dans le monde.
L’argile bentonitique, ou bentonite, est l’une des barrières du dépôt géologique en profondeur qui isolera à long terme le combustible nucléaire irradié des gens et de l’environnement. Les conteneurs de stockage seront placés dans de l’argile bentonitique, qui fournira une couche supplémentaire d’étanchéité. De l’argile bentonitique sera également utilisée pour sceller les tunnels d’accès, les puits et les trous de forage. C’est une matière qui se gonfle au contact de l’eau, ce qui en fait un excellent matériau de scellement. Elle est également très stable, comme le confirment les observations faites dans des formations naturelles vieilles de centaines de millions d’années.
La quantité d’argile bentonitique qui sera utilisée dans le dépôt est d’environ 40 000 tonnes par an sur une durée d’exploitation de 50 ans. L’argile bentonitique se forme à partir de cendres volcaniques et il existe plusieurs gisements exploitables de cette argile dans le monde.
L’argile bentonitique est disponible dans de nombreux pays. Les estimations relatives à la quantité de bentonite produite dans le monde ces dernières années varient entre 15 000 000 et 21 000 000 de tonnes par an. On estime que le dépôt géologique en profondeur du Canada consommera un à deux pour cent de la capacité annuelle de production de l’Amérique du Nord. À l’échelle mondiale, les dépôts géologiques en profondeur planifiés ou prévus ne consommeront qu’approximativement cinq à six pour cent de l’offre mondiale de bentonite.
La source la plus probable pour le dépôt de la SGDN serait l’argile bentonitique du Wyoming.
