Qualification à la chute de colis de déchets radioactifs

Angle de chute

Les colis et CB seront orientés de manière à ce que l’arête de la face supérieure vienne impacter en premier le sol. Les angles de chute ont été déterminés afin de faire passer la verticale issue du point d’impact par le centre de gravité, dans l’objectif de maximiser l’énergie au point d’impact. L’ajustement angulaire est réalisé pour les CB par « étranglement » avec des élingues textiles dédiées aux essais, et, pour les colis 870 L, par soudage de deux plats. Le visionnage des films réalisés pendant les chutes permet de confirmer le choix de l’angle en vérifiant l’absence de balancier des colis pendant la chute.
Le schéma représentatif des essais est présenté ci-après :

Programmes d’essais

Avant de se lancer dans la démarche de travail définie précédemment, il faut passer par une étape intermédiaire, et non des moindres, consistant à déterminer précisément les caractéristiques des colis que nous testerons à la chute. En effet, nous souhaitons que les essais soient les plus pénalisants possibles de manière à être représentatifs au maximum et « enveloppe » de tout ce qu’on peut trouver sur l’INB. Cette étape est divisée en deux parties : les colis 870 L acier et les coques béton 500 L.

Colis 870 L

Selon le référentiel de l’installation, deux types de colis 870 L sont entreposés sur CEDRA. Deux essais ont donc été réalisés, un avec un colis au couvercle boulonné et un autre avec un colis au couvercle clipsé : le but étant donc de vérifier l’incidence (ou non) du couvercle sur le résultat final et que les essais soient les plus représentatifs possible de la totalité de l’entreposage. La masse minimale de chaque colis 870 L doit être de 3000 kg.

Coques béton 500 L

CEDRA entrepose des CB 500 L contenant des fûts provenant de différents producteurs (INB 37-B, STE, IZEN, VALDUC). Les caractéristiques géométriques de ces fûts n’étant pas identiques (hauteur et diamètre) et ne pouvant pas définir au préalable quelle géométrie serait la plus pénalisante pour la tenue à la chute, nous avons donc réalisé un essai pour les deux fûts ayant les dimensions les plus extrêmes : hauteur maximale avec diamètre minimal (fût type STE) et hauteur minimale avec diamètre maximal (fût type IZEN). L’épaisseur minimale de béton des bouchons mentionnée dans les RGE est de 5 cm pour pouvoir être manutentionnées à une hauteur de 5 m. L’épaisseur de bouchon retenue est de 5 cm. Cependant, certaines coques pouvant avoir une épaisseur de bouchon inférieure à 5 cm (cf. autorisation ASN), l’épaisseur minimale d’un bouchon retenue est de 2,5 cm. La masse minimale de chaque coque béton 500 L doit être de 1000 kg.

Fabrication des colis et coques béton test

L’entreprise prestataire, SOCOMELU, n’ayant à sa charge que la partie « étude » à travers les essais, c’était donc à nous de fournir les colis et les coques chargés. Pour ce faire, nous nous sommes appuyés sur notre opérateur industriel, qui avait donc l’habitude de réaliser ce genre d’opérations : l’objectif étant de fabriquer des colis et CB factices enveloppes de ceux entreposés sur l’INB164-CEDRA. La fabrication a été suivie par le CEA pour s’assurer du bon respect de tous les critères exigés.
En prenant en compte l’acheminement des différents matériels nécessaires et le temps réglementaire imposé de séchage requis pour le béton (28 jours), un important travail de planification s’est imposé pour respecter les délais de l’ASN.

Colis 870 L

Approvisionnement des colis vides

Les colis vides conformes aux spécifications de la filière MAVL ont été récupérés sur d’autres installations CEA à savoir l’INB37 pour le « clipsé » et le bâtiment 312 pour le « boulonné ». Ils ont été entreposés à l’INB37 en attente de leur remplissage.

Remplissage des colis

Approvisionnement en mortier

Le mortier servant au coulage des colis a été fabriqué chez UNIBETON conformément aux exigences définies par le CEA pour la filière MAVL en termes de composition chimique, de granulométrie et de fluidité. Voici cidessous quelques images de la fabrication et des tests réalisés sur site.

Colorant

Après quelques jours de séchage, du colorant rouge a été ajouté juste en dessous des couvercles des colis, afin de mettre en évidence la zone béton éventuellement endommagée par la chute. À noter que, ce colorant n’est pas représentatif de matières radioactives : les déchets radioactifs sont placés dans le panier situé à minima à 5 cm de l’enveloppe externe.

Séchage

Les colis chargés et fermés ont séché pendant les 28 jours imposés avant d’être récupérés par SOCOMELU pour transfert vers le site d’essai.

Préparation des coques béton

Afin d’être enveloppe de l’entreposage de coques béton réversibles de l’INB164-CEDRA, la condition principale des CB fût que leur masse totale finale soit supérieure ou égale à 1 tonne. De ce fait, une fois le fût introduit dans les CB, du ciment et quelques échantillons de plomb ont été ajoutés afin de lester les CB pour respecter ce critère. Le fût n’a pas été bloqué dans la CB par du béton afin de conserver le caractère « réversible » de la CB (cf. schéma ci-dessous).

Essais réalisés sur site

Les essais ont été réalisés sur le site de SOCOMELU sur trois demi-journées (deux en juillet et une en septembre) : le premier jour les 2 essais colis 870L, le second jour les 2 essais CB et enfin les 2 essais CB complémentaires. La présence CEA permettait de s’assurer de la bonne réalisation des essais et du respect des exigences d’étude définies au préalable. Au fur et à mesure, le chargé d’affaires SOCOMELU remplissait ses différents PV de contrôles avec une vérification du CEA nécessaire pour confirmation. A la suite des essais, SOCOMELU a rédigé deux comptes-rendus complets et détaillés approuvés par le CEA accompagnés de montages vidéo permettant, entre autres, de valider les angles choisis en contrôlant l’absence de balancier pendant les chutes.

Bilan du projet

D’après ces résultats, mis en évidence par ailleurs dans les PV et les comptes-rendus d’essais de SOCOMELU, nous pouvons donc en conclure que les essais sont favorables. Le confinement des substances radioactives reste assuré malgré l’impact suite à la chute et les conditions d’essais les plus défavorables possibles. Le risque de chute d’un colis ou d’une CB en cas de séisme ou lors d’une manutention n’entrainera donc pas de dispersion de substances radioactives. Cette étude vient donc valider la tenue à la chute de l’ensemble des colis FI entreposés dans l’INB164-CEDRA.
Le projet ne s’est pas arrêté là pour autant : dans la continuité a été rédigée une note technique de synthèse.
Cette dernière, présentée lors de l’assemblée générale du service, permet à la fois d’assurer une traçabilité de tout le travail réalisé à travers un document CEA, mais encore de pouvoir être adressée à l’ASN en élément de réponse à leurs demandes. Cette note technique a d’ailleurs servi également d’appui à l’installation pour la rédaction et la déclaration officielle d’autorisation de manutention de tous les colis FI présents dans les bâtiments 374 et 375 : résolvant une problématique d’entreposage qui fut très contraignante pour l’INB.