La nouvelle approche rationalise le processus de démantèlement
Le modèle 3D permet d'obtenir une image plus précise de la radioactivité
Le centre de recherche nucléaire SCK CEN a développé un modèle 3D permettant de réduire considérablement l'empreinte d'un démantèlement. Grâce à cette nouvelle approche, le béton utilisé provenant d'une centrale nucléaire peut - plus que précédemment - vivre une seconde vie dans le secteur de la construction.
Chaque cuve d'un réacteur à eau pressurisée est entourée de béton armé. Cette paroi en béton, appelé bouclier biologique, sert à atténuer les radiations. « Lors du démantèlement des centrales nucléaires commerciales, le bouclier biologique représente la plus grande partie des déchets à courte durée de vie et de faible et moyenne radioactivité », explique Sven Boden, expert en démantèlement au SCK CEN. Le bouclier du réacteur à eau pressurisée BR3 démantelé mesure 15 mètres de hauteur et 1,20 mètre d'épaisseur. Cela représente 2.200 tonnes de béton armé, soit le chargement de 100 camions. « L'objectif n'est pas d'évacuer 100 camions de béton sous forme de déchets dans les décharges aménagées à cet effet. La règle d'or de tout projet de démantèlement est de minimiser la quantité de déchets radioactifs et conventionnels de manière rentable. »
Pour y parvenir, le béton doit être raclé par couches, attaqué au marteu-piqueur ou scié au câble. Chaque couche a une destination différente. Le béton libéré après les mesures nécessaires est réintégré dans la société. Il est notamment recyclé dans l'industrie de la construction. Les autres couches de béton sont acheminées vers une décharge de catégorie 1, où sont déposés des déchets dangereux tels que l'amiante. Ce projet, qui vise à donner une seconde vie à un maximum de béton, stimule l'économie circulaire.
Une question se pose alors : à quelle profondeur les valeurs sont-elles suffisamment basses pour permettre de libérer le béton ? Comment déterminez-vous le nombre de centimètres à enlever ? En mesurant à nouveau le béton après chaque couche ? Le centre de recherche nucléaire SCK CEN a estimé que ce travail de bénédictin peut être effectué plus efficacement et rapidement. Il a mis au point un modèle 3D qui permet de déterminer les niveaux de radioactivité dans le bouclier biologique au décimètre près. « Ce modèle tient compte de plusieurs paramètres, notamment la distance par rapport à l'ancien cœur du réacteur et la profondeur dans le béton. Plus on se rapproche du cœur, plus le béton a été exposé aux radiations et plus la couche à enlever est par conséquent épaisse », explique Bart Rogiers, data scientist au SCK CEN et initiateur du modèle 3D.
Voyez le volume qui peut être recyclé (indiqué en bleu) :
Données historiques et nouvelles mesures
Toutefois, un modèle mathématique n'est solide que s'il est alimenté par une quantité suffisante de données correctes. Le centre de recherche nucléaire n'a pas ménagé son temps ni ses efforts pour peaufiner cet input. « Le tout premier modèle 3D que nous avons simulé reposait sur des données historiques. Nous avons ensuite complété les données existantes en effectuant de nouvelles mesures : d'une part, sur le terrain et, d'autre part, en laboratoire », explique Bart Rogiers. Grâce aux mesures effectuées sur place - plus de 400 au total - le centre de recherche a cartographié l'ensemble de la paroi. Pour les analyses effectuées en laboratoire, 30 carottes ont été forées dans le bouclier biologique à l'aide d'une tarière à couronne, à partir desquelles plus de 200 échantillons ont été analysés. Nous avons également prélevé des échantillons supplémentaires dans des zones spécifiques, telles que les zones où nous attendions des niveaux de radioactivité les plus élevés ou justement les plus bas. Cela nous a appris beaucoup de choses sur les extrêmes. »
Le SCK CEN a tenu compte des incertitudes des mesures et des modèles. « Pour les mesures effectuées sur place, nous avons utilisé différents types de détecteurs et des équipes de mesure de plusieurs centres de recherche européens pour mesurer les mêmes zones. Nous avons ensuite envoyé des échantillons à différents laboratoires européens et inclus des échantillons vierges, c'est-à-dire des échantillons sans radioactivité. Cela nous a permis de comparer tous les résultats de mesure et d'identifier autant que possible les incertitudes de mesure. L'analyse précise de ces incertitudes et d'autres permet de disposer de résultats beaucoup plus fiables », précise Bart Rogiers.
Stratégie de démantèlement
Le SCK CEN a peaufiné sa stratégie de démantèlement sur la base de ce modèle 3D. Les travaux de séparation débuteront en 2021. « Grâce à ce modèle, nous avons pu réduire considérablement la quantité de déchets qui ne peuvent être recyclés et doivent donc être déversés dans une décharge de catégorie 1. Nous veillons en outre à ce qu'aucun déchet ne pénètre dans le site d'enfouissement en plein air des déchets radioactifs. Nous réduisons ainsi la charge sur nos générations futures. Et ce, avec un coût minimal pour les mesures et malgré tout une certitude maximale sur la répartition de la radioactivité dans la paroi. Le modèle 3D allie la sécurité des personnes et de l'environnement à la faisabilité économique », poursuit Sven Boden avec enthousiasme. Le projet pilote fait par conséquent ses preuves pour le futur démantèlement des réacteurs nucléaires en Belgique et à l'étranger. L'implémentation de cette nouvelle approche s'inscrit dans le projet de recherche européen « INSIDER ».
Accord de collaboration public-public avec l'ONDRAF
Cette étude s'inscrit parfaitement dans l'accord de collaboration public-public signé par le SCK CEN et l'ONDRAF. Les deux partenaires s'engagent à continuer à poursuivre des recherches conjointes au cours des 25 prochaines années. La recherche se concentrera sur le stockage en surface et le stockage géologique des déchets radioactifs. Elle comprendra aussi la caractérisation des déchets - plus précisément, le développement de techniques permettant de soumettre les déchets à des analyses supplémentaires avant qu'ils ne soient envoyés dans des installations de stockage.
L'équipe MYRRHA progresse étape par étape
Les protons de MYRRHA ont été accélérés avec succès.