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Reportage : A 500 mètres sous terre, l’Andra teste l'enfouissement des déchets nucléaires

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Par publié le à 12h26

Reportage : A 500 mètres sous terre, l’Andra teste l'enfouissement des déchets nucléaires

Galerie du Laboratoire souterrain de Meuse/Haute-Marne

En Meuse à Bure, le centre industriel de stockage de déchets radioactifs Cigéo accueillera à partir de 2025 une partie des déchets des réacteurs nucléaires français actuels. Pour mener à bien ce projet critique, l’Andra a conçu un laboratoire atypique … à 500 mètres sous la terre !                          

Deux centres de stockage permettent déjà de gérer 90 % du volume des déchets produits chaque année. Mais les 10 % restants ne peuvent pas, pour des raisons de sûreté, être stockés dans les centres existants en surface. Soit pas moins de 10 000 m3 de déchets de haute activité (HA) et 70 000 m3 de déchets de moyenne activité à vie longue (MA-VL) si les réacteurs actuels fonctionnent jusqu’à 50 ans. Ces déchets HA et MA-VL seront stockés au centre industriel de stockage réversible profond de déchets radioactifs Cigéo, sous réserve de la validation finale du projet. 30 % de ces déchets HA et 60 % des déchets de MA-VL sont déjà produits. Mais ils patientent encore à l’usine de retraitement de la Hague et à Marcoule avant de connaître leur destin final.

Sur le plan sociétal et politique, le projet a fait l’objet de plusieurs débats publics et les validations successives suivent leur cours. Sur le plan technique, dès 2005, l’Andra concluait à la faisabilité et à la sûreté de ce stockage profond en Meuse/Haute-Marne. Les recherches préalables au projet continuent pourtant toujours de plus belle. Et pour cause, lorsque ces déchets seront déposés sous terre, ils devront pouvoir être retirés jusqu’en 2100. Mais au-delà, ils seront définitivement enterrés, « scellés » ! D’où la nécessité de réfléchir à deux fois sur comment s’y prendre. A quelques centaines de mètres à côté du lieu d’enfouissement prévu des déchets, l’Andra a construit – ou plutôt creusé – un laboratoire hors normes pour expérimenter les différentes techniques qui seront mises à l’œuvre, et tester la réaction de la roche avec des déchets radioactifs. Seuls une dizaine de laboratoires opérés par d’autres pays nucléarisés sont équivalents à celui-ci. En France, les premières expériences ont débuté en 2005 sur lesquelles travaillent une cinquantaine de scientifiques de l’Andra.

Un laboratoire scientifique à 500 mètres sous la terre ...

Pour se rendre au laboratoire, oubliez les escaliers. Nous voilà dans un ascenseur qui nous descend à cinq cent mètres sous la terre. « Nous remontons le temps au fur et à mesure que l’on descend, décrit Thibaud Labalette, le directeur de Cigéo. A cinq cent mètres nous nous affranchissons de ce qui se passe en surface, qu’il s’agisse des activités naturelles ou d’origine humaines. La couche d’argilite dans laquelle nous arrivons a 160 millions d’années et date  du jurassique. » De plus de 100 mètres d’épaisseur, cette couche d’argilite ( argile mélangée avec du carbonate et du quartz) traverse tout le bassin parisien. Elle a deux gros avantages : l’eau y circule lentement, et elle piège les atomes radioactifs.   

En bas, l’ambiance n’est pas non plus celle d’un laboratoire classique, ni celle d’ailleurs d’un site nucléaire. Elle s’apparente plutôt à celle d’un site minier. Casques, bottes et attention constantes aux machines en déplacement sont de rigueur. Les galeries cylindriques ont été creusées avec les mêmes types d’énormes tunneliers conçus pour creuser les métropolitains.

Au total, plus de 3 000 capteurs sont disposés le long de fibres optiques dans l’ensemble du laboratoire. Ils mesurent les dégagements d’hydrogène, de température, la déformation des bétons sous la contrainte des roches ou encore l’affaissement des tunnels eux-mêmes. Leur but ? Comprendre les perturbations des roches liées à leur creusement, à leur contact avec l’air, à leur contact avec de nouveaux matériaux et à la radioactivité, ou encore aux différences de chaleur induites. En outre sont testés les comportements des matériels, par exemple la vitesse de corrosion des aciers liée à la présence d’eau plus salée en bas.  « Nous avons particulièrement innové dans les capteurs de surveillance, détaille Thibaud Labalette. sur lesquels nous avons déposé une quarantaine de brevets. Nous avons mis au point des capteurs qui se calibrent eux-mêmes. Le capteur intègre un système qui produit une réaction à partir de laquelle il peut se calibrer. Cela nous permet d’utiliser les capteurs pour prendre des mesures pendant très longtemps ».

Sont par exemple étudiés les mouvements des éléments radioactifs dans les roches. Les chercheurs ont ainsi pu comprendre que si les éléments radioactifs se déplaçaient dans l’eau, ils n’en suivaient pas pour autant le sens d’écoulement. Ce résultat dépasse le cadre de l’intérêt strict du laboratoire. Chaque année, un cinquantaine d’articles à comité de lecture sont ainsi publiés à partir des données récupérées dans le laboratoire, et sont utiles à l’ensemble de la communauté scientifique.

 …et un laboratoire d’ingénierie

Outre les aspects les plus scientifiques destinés à comprendre les phénomènes géologiques, les solutions d’ingénierie elles-mêmes sont aussi testées dans une deuxième partie du laboratoire. Les déchets HA seront stockés dans des alvéoles de 70 cm de diamètre et 150 cm de long. Les déchets MA-VL le seront dans de grosses alvéoles de 10 mètres de diamètre. Les déchets sont vitrifiés en colis de 400 kg à la Hague avant d’être transportés à Bure. L’enfouissement d’un déchet commencera avec la réception des colis transportés par voie ferrée. Deux galeries tubulaires partent de la zone de réception pour descendre jusqu’au niveau du lieu de stockage souterrain avec une pente de 10 %. Sur cinq kilomètres de descente, les déchets seront descendus par funiculaire puis placés dans les galeries appropriées par des machines téléopérées depuis la surface, sans qu'il n'y ait besoin de présence humaine en bas. Tandis que les premiers stockages se réaliseront, le chantier continuera. « Technologiquement, Cigéo est moins compliqué que le nucléaire, précise Thibaud Labalette. Nous sommes allé piocher dans les meilleures techniques de génie civil dans le monde ».

En surface, les ingénieurs font par exemple des crash-test pour tester la solidité des colis en cas de chute ou  testent l'empilement dans des galeries artificielles. Dans le laboratoire, ils regardent quel est l’empilement optimal des colis MA-VL pour éviter qu’il n’y ait du vide – et ainsi éviter les mouvements de terrain - mais aussi pour éventuellement pouvoir les retirer. Pour cela, les ingénieurs ont d’abord testé un concept de chariot à fourche, puis un pont porteur constitué de rails accrochés au plafond. Les colis HA sous forme de tubes doivent quant à eux être placés les uns derrière les autres dans des galeries de plus de 100 mètres de long. Les ingénieurs étudient un robot qui puisse pousser les tubes mais aussi les retirer.

 

Choisir entre sûreté et réversibilité

L’enjeu majeur pour les ingénieurs est en effet de coupler réversibilité et robustesse du projet. « La réversibilité est le fait de pouvoir changer de technologies au cours du projet, en réaffinant les concepts, explique Thibaud Labalette. Choisir un stockage réversible nous demande donc de faire confiance à la géologie  et en même temps confiance dans les sociétés car nous sommes dans une échelle de temps qui nous dépasse. »

« Lorsque l’enfouissement commencera, nous stockeront une dizaine de colis par jour, explique Thibaud Labalette. Il nous faudra alors une centaine d’années pour tout stocker. Ensuite viendra l’opération de fermeture. Toutes les galeries seront définitivement fermées. Il y a ici un choix épineux à faire entre sûreté et réversibilité, continue l'ingénieur. Nous déciderons donc peu à peu de sceller définitivement ». Lorsque ce choix sera fait, l’Andra scellera définitivement les galeries avec de la bentomite, une argile naturelle qui à la propriété de gonfler lorsqu’elle s’hydrate. Elle augmente ainsi la pression dans les galeries et le rend imperméable. En attendant, d’autres solutions technologiques alternatives pour la gestion des déchets peuvent se révéler. « Certains nous dirons de rester à nos études, et d’attendre d’avoir plus de connaissances. Nous partageons un autre point de vue. C’est en faisant ces études industrielles que nous apprenons à opérer ce genre de projets. D’autant qu’aujourd’hui, la solution du stockage est la seule que nous connaissions ». Quant à ceux qui s’intéressent aux ressources géothermiques de Bure, Thibaud Labalette répond : « Oui, il y a des ressources géothermiques, comme partout en France. Mais cette ressource n’est pas exceptionnelle, et le territoire assez vaste pour faire de la géothermie 1 kilomètre plus loin ».

 

 

 

 

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