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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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.
La chaleur accumulée dans le dépôt créera-t-elle des failles dans la roche environnante?
Entre autres exigences particulières établies, l’aménagement du dépôt et l’espacement entre les conteneurs doivent avoir comme propriété d’empêcher la température de s’élever au-dessus de 100 degrés Celsius à la surface des conteneurs. La température des conteneurs de combustible nucléaire irradié devraient atteindre son sommet moins de 100 ans après leur installation dans le dépôt. La chaleur diminuera alors graduellement pour atteindre une température semblable à celle qui régnait avant la construction du dépôt.
La conception du dépôt garantira que cette chaleur ne produise pas de failles ou de chemins d’évacuation des rayonnements à travers la roche environnante. Une surveillance permettra de vérifier que l’installation se comporte de façon sûre, conformément aux attentes.
Y a-t-il suffisamment d’argile de bentonite pour répondre aux besoins du dépôt géologique en profondeur?
Oui. Il y a suffisamment d’argile de bentonite disponible pour répondre aux besoins du plan canadien ainsi que des autres dépôts de combustible irradié planifiés dans les autres pays.
L’argile de bentonite constitue une des barrières envisagées pour le dépôt géologique en profondeur qui servira à isoler le combustible irradié des gens et de l’environnement sur le long terme. C’est une matière naturelle qui se gonfle au contact de l’eau, ce qui en fait une excellente matière de scellement. Elle est également très stable, comme on peut le voir dans les formations naturelles qui se sont formées il y a des millions à des centaines de millions d’années.
L’argile de bentonite est disponible dans beaucoup de pays autour du monde. Il est prévu que le dépôt géologique en profondeur canadien utilisera un à deux pour cent de la capacité annuelle de l’Amérique du Nord. Les dépôts géologiques en profondeur qui sont prévus ou attendus dans le monde utiliseront seulement environ cinq à six pour cent de l’approvisionnement global en bentonite.
