RGN N° 1 Janvier-Février 2006 p. 76–84

Dry Storage Technologies: Optimized Solutions for Spent Fuels and Vitrified Residues

¹ COGEMA LOGISTICS (AREVA Group)
² TRANSNUCLEAR Inc. (AREVA Group)

Résumé

Dans beaucoup de pays, les politiques en matière de cycle de combustible et de traitement des déchets influencent la façon dont les exploitants organisent la gestion des déchets. Ces politiques contribuent à donner une impulsion aux progrès et aux améliorations réalisés dans des domaines tels que les programmes de minimisation, le conditionnement ou la transformation industrielle des déchets avant le conditionnement final ou intermédiaire. Les critères qui ont abouti à des choix différents s'appuient sur des facteurs économiques, sur la présence ou l'absence d'une large gamme d'options telles que le transport, ainsi que sur les politiques de retraitement et de recyclage retenues.

Les assemblages de combustible usé actuels sont caractérisés par des taux de combustion, des teneurs en isotopes fissiles, des puissances thermiques et un terme source en croissance constante. L'augmentation à l'international des capacités d'entreposage à sec des combustibles usés nécessite donc pour les solutions proposées des performances accrues. Du fait de l'hétérogénéité des parcs de réacteurs à travers le monde, ainsi que des spécificités locales, ces solutions doivent également s'adapter à des types de combustible très divers.

Les combustibles usés entreposés peuvent être destinés à être transportés vers des installations de retraitement ou vers des installations d'entreposage centralisées avant leur stockage définitif ; c'est pour cela qu'en matière de conception de systèmes d'entreposage, le recouvrement, y compris par la faculté ou non de transporter les systèmes proposés, est souvent spécifié par les exploitants et quelquefois exigé par la réglementation.

Souvent, même si le producteur doit finalement entreposer une quantité importante de combustible usé, cette quantité cumulée n'est atteinte que progressivement, au fur et à mesure des cycles d'exploitation des réacteurs. On vise alors une modularité maximale. Par ailleurs, les investissements nécessaires pour réaliser ce type de gestion doivent être attractifs pour l'investisseur.

Les emballages de transport/entreposage métalliques de la famille TN^TM 24 ou les systèmes combinant une protection radiologique en béton et des conteneurs cylindriques métalliques soudés étanches, transportables ou non, tels que NUHOMS®, mis en oeuvre par COGEMA LOGISTICS et par TRANSNUCLEAR Inc, sont deux solutions qui confèrent une grande flexibilité et modularité et ont été adaptés à des combustibles très différents.

Parmi les éléments qui influencent le choix, on peut considérer :

• En faveur des emballages métalliques : équipements annexes minimisés, enlèvement sans délai vers un stockage final ou centralisé ou vers une installation de retraitement ou autre installation d'entreposage, systèmes compacts, permutation facile, manutention facile.

• En faveur des combinés blindage béton - conteneurs soudés : caractère économique lorsque la quantité initiale est suffisante pour répartir les investissements initiaux significatifs en équipements, blindage puissant, localisation relativement aisée de la production des conteneurs (chaudronnerie moyenne).

Le caractère transportable associé à l'entreposage peut faciliter leur acceptation par le public, car cela confirme leur caractère non permanent et l'agrément de transport renvoie à des règles, normes et méthodes reconnues partout dans le monde. A l'heure actuelle, plus de 1000 systèmes d'entreposage à sec réalisés par Cogema Logistics/Transnuclear Inc. ont été commandés en Belgique, en Allemagne, en Italie, au Japon, en Suisse, en Arménie et aux Etats-Unis.

Du fait de la hausse du taux de combustion des combustibles usés retraités et de la performance de la vitrification, les résidus vitrifiés à haute activité ne peuvent pas être transportés dans les modèles d'emballages en service aujourd'hui. Par conséquent, Cogema Logistics a décidé, vers la fin des années quatre-vingt-dix, de développer un nouveau concept d'emballage qui présente une capacité optimisée et qui est capable de stocker et de transporter les résidus les plus actifs et les plus chauds : l'emballage TN^TM81 actuellement utilisé en Suisse et l'emballage TN^TM85 qui permettra le transport des résidus vitrifiés les plus actifs puis leur entreposage en Allemagne dans un proche avenir.

Les emballages TN^TM81 et TN^TM85 ont été conçus afin d'anticiper les contraintes liées au transport de la production actuelle des résidus vitrifiés dans les installations de retraitement existantes. Ils ont également bénéficié du retour d'expérience des transports actuels et des contraintes d'exploitation ainsi que de l'expérience acquise sur les moyens de réception et de transport. Ces emballages sont adaptés aux procédures en vigueur pour les emballages déjà existants tels que le TN^TM28 et le TS 28 V, sur toute la chaîne logistique de chargement, de déchargement, de transport et de maintenance.

Par ailleurs, des années de retour d'expérience dans la conception et dans les interventions - ainsi que la mise en oeuvre de matériaux toujours améliorés - ont permis de trouver des optimisations supplémentaires pour ce modèle d'emballage. Afin d'augmenter de 40 % la capacité de chargement en termes de source radioactive et de charge calorifique, la conception de l'emballage fait appel à des solutions innovantes et intègre l'expérience acquise lors des campagnes de transport actuelles.

A partir d'exemples pris dans des sociétés appartenant au Groupe AREVA, cet article présente les paramètres et les éléments clés qui peuvent faciliter pour l'utilisateur la sélection d'une technologie dans son contexte propre.

L'article présente également les méthodes mises en oeuvre par Cogema Logistics dans ses systèmes de transport et d'entreposage, qui font partie intégrante de ses prestations de gestion de déchets radioactifs. Cogema Logistics met à profit son expérience et ses analyses afin de définir les caractéristiques d'ensemble, les besoins et les coûts d'exploitation des programmes futurs de transport et d'entreposage des déchets nucléaires.