SPÉCIFICATIONS D ACCEPTATION des colis de déchets radioactifs au Centre de l Aube (I.N.B. n 149)

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1 SPÉCIFICATIONS D ACCEPTATION des colis de déchets radioactifs au Centre de l Aube (I.N.B. n 149) Spécifications particulières Spécification technique d acceptation des colis de déchets radioactifs conditionnés dans des conteneurs métalliques périssables à enveloppe interne confinante Document technique Identification : ACO.SP.ASRE Date de validation : novembre 2007 Date de mise en application : 18/03/2008 Page : 1/7 CE DOCUMENT EST PROPRIÉTÉ DE L ANDRA. TOUTE REPRODUCTION OU REPRÉSENTATION INTÉGRALE OU PARTIELLE, PAR QUELQUE PROCÉDÉ QUE CE SOIT, DES PAGES PUBLIÉES DANS LE PRÉSENT DOCUMENT FAITE SANS L AUTORISATION DE L ANDRA EST ILLICITE ET CONSTITUE UNE CONTREFAÇON.

2 Sommaire 1 OBJET DOMAINE D APPLICATION EXIGENCES LIEES A L OBTENTION DU CONFINEMENT AUTRES EXIGENCES BLOC DE DECHETS IMMOBILISATION DES DECHETS HOMOGENES IMMOBILISATION DES DECHETS HETEROGENES RESISTANCE A L IRRADIATION DU BLOC DE DECHETS ENVELOPPE INTERNE EPAISSEUR CARACTERISTIQUES PHYSIQUES CARACTERISTIQUES MECANIQUES HOMOGENEITE ET CONTINUITE DE L ENVELOPPE INTERNE RESISTANCE A L IRRADIATION CARACTERISTIQUES PHYSIQUES COMPLEMENTAIRES A MESURER RESISTANCE AUX CYCLAGES THERMIQUES CONTENEUR COLIS FINI TAUX DE REMPLISSAGE TENUE SOUS CHARGE...8 2/7

3 1 OBJET La présente spécification a pour objet de définir les exigences applicables aux colis de déchets conditionnés dans des fûts ou caissons métalliques et dont la fonction de confinement est garantie par les caractéristiques d une enveloppe interne entourant le bloc de déchets ; on dit que l enveloppe interne est confinante. Elle s applique en complément des spécifications générales de l ANDRA, qui concernent tous les colis : ACO SP ASRE , ACO SP ASRE et ACO SP ASRE DOMAINE D APPLICATION Cette spécification s applique aux colis de déchets radioactifs homogènes ou hétérogènes, conditionnés en conteneur métallique périssable (fût ou caisson), avec enveloppe interne confinante et destinés à être stockés en ouvrages bétonnés. Elle peut également s appliquer aux colis de déchets radioactifs conditionnés en conteneur béton ne respectant pas les exigences de la spécification ACO SP ASRE Cette spécification est destinée à être appliquée à des colis dont les activités massiques (Am) sont supérieures aux seuils d enrobage (SE), car pour les colis en conteneur métallique périssable dont les activités massiques sont inférieures à ces seuils, il est moins contraignant d appliquer la spécification ACO SP ASRE Toutefois il est possible d appliquer la présente spécification à ces derniers colis. 3 EXIGENCES LIEES A L OBTENTION DU CONFINEMENT Pour garantir le confinement des radionucléides, l enveloppe interne doit être constituée d un matériau dont le coefficient de diffusion : De de l eau tritiée, est inférieur à 1, m²/s. Le coefficient de diffusion : De est mesuré sur des échantillons du matériau constitutif de l enveloppe interne, conformément à la procédure qui est décrite dans l épreuve technique ANDRA ACO SP ASRE AUTRES EXIGENCES 4.1 BLOC DE DECHETS L immobilisation des déchets est en général effectuée avec un matériau à base de liant hydraulique. Si le procédé met en jeu un autre type de matériau, le producteur doit communiquer toute information requise par l ANDRA, pour l instruction du dossier d agrément, en ce qui concerne : > > les caractéristiques physiques, chimiques et mécaniques du matériau, > > la teneur en eau, et la qualification du procédé permettant de garantir l absence d eau libre IMMOBILISATION DES DECHETS HOMOGENES Contrôle de l homogénéité Un examen qualitatif de la répartition du déchet dans le bloc est effectué sur une coupe d un bloc représentatif (même procédé d immobilisation qu en production). Son homogénéité est évaluée suivant l épreuve technique ANDRA ACO SP ASRE Le volume global des vides constatés doit être inférieur à 5 pour-cent du volume du bloc de déchets. 3/7

4 Teneur en eau a) Immobilisation du déchet par un liant hydraulique Toute l eau éventuellement exsudée suite au gâchage du bloc de déchets, doit être reprise par le bloc de déchets 24 heures après la fin de la prise. b) Immobilisation du déchet par d autres matériaux (bitume, polymères,...) Un essai d exsudation sur le bloc de déchets est à réaliser conformément à l épreuve technique Andra ACO SP ASRE A l issue de ce test, la perte de masse doit être inférieure à 3 pour-cent Caractéristiques mécaniques La résistance mécanique à la compression, mesurée sur éprouvettes du bloc de déchets immobilisé à 90 jours doit être supérieure à 8 MPa, pour les liants hydrauliques (essai suivant la norme NF EN ) et les polymères (essai suivant la norme NF EN ISO 604) Exigences spécifiques aux blocs de déchets homogènes immobilisés par des matériaux organiques Ces exigences, spécifiques aux blocs de déchets homogènes immobilisés par des matériaux organiques, sont complémentaires à celles définies aux paragraphes à a) Matrice polymère Seuls sont utilisés les polymères thermodurcissables. La température d inflammation du bloc mesurée suivant la norme NF EN ISO 2592, sur des éprouvettes d enrobé inactif simulant la composition industrielle, doit être supérieure à 300 C. b) Matrice bitume L utilisation de matrices bitume nécessite une étude spécifique, sur la base des informations ci-dessous concernant le bloc de déchets immobilisés : > > les températures d inflammation et d auto-inflammation à déterminer selon la norme NFT.EN ISO > > la température de ramollissement déterminée suivant la norme NF EN 1427 > > la teneur en eau déterminée suivant la norme NF EN ISO 3733 > > la teneur en sel Caractéristiques physiques complémentaires à mesurer dans le cas de déchets homogènes immobilisés par un liant hydraulique Les caractéristiques physiques complémentaires suivantes sont à mesurer sur éprouvettes représentatives du bloc de déchets homogènes immobilisés par un liant hydraulique: 1- Perméabilité au gaz 2- Porosité à l eau 3- Masse volumique Ces caractéristiques doivent être déterminées suivant la méthode décrite dans l épreuve technique Andra n ACO SP ASRE IMMOBILISATION DES DECHETS HETEROGENES Le bloc de déchets hétérogènes immobilisés doit respecter les exigences définies dans le présent paragraphe ( à ). Si le colis contient simultanément des déchets hétérogènes et des déchets homogènes, le bloc de déchets répondra uniquement aux exigences figurant dans ce paragraphe 4.1.2, tant que le volume occupé par les déchets homogènes immobilisés ne dépasse pas 20 pour-cent du volume utile du colis. 4/7

5 Dans le cas contraire, les parties du bloc de déchets occupés par les déchets homogènes devront également satisfaire aux exigences figurant dans le paragraphe De petits volumes de déchets dispersables (déchets homogènes, terres, sables...) non immobilisés, sont acceptables dans le bloc de déchets hétérogènes, dans la limite de 10 pour-cent du volume utile du colis Caractéristiques mécaniques La résistance mécanique en compression, mesurée à 90 jours sur éprouvettes du matériau d immobilisation, doit être supérieure à 20 MPa suivant la norme NF EN et supérieure à 8 MPa pour un matériau polymère suivant la norme NF EN ISO Qualité de l immobilisation des déchets Le procédé d immobilisation des déchets hétérogènes avec le matériau d immobilisation, doit conduire à un bloc de déchets non dispersable et contenant aussi peu de vide que possible (vide compressible abstraction faite de la porosité intrinsèque des matériaux de remplissage). Le procédé doit permettre en particulier, une bonne pénétration du matériau d immobilisation et limiter les zones sans matériau d immobilisation Caractéristiques complémentaires à mesurer sur le matériau d immobilisation a) Résistance en traction La résistance en traction du matériau d immobilisation à base de liants hydrauliques ou de polymère est déterminée respectivement suivant les normes NF EN et NF EN ISO 604. b) Retrait Cette caractéristique est déterminée sur les matériaux à base de polymère suivant la norme NFT Pour les matériaux à base de liant hydraulique : > > Les mesures sont effectuées sur des éprouvettes prismatiques, après démoulage à 24 heures, de dimensions : 7 cm x 7 cm x 28 cm pour les bétons 4 cm x 4 cm x 16 cm pour les pâtes de ciment et les mortiers > > Les prismes sont alors conservés dans une enceinte régulée à 20 ± 2 C et à 65 ± 5 pour-cent d humidité relative de l air. > > Les autres conditions sont analogues à celles de la norme NF P RESISTANCE A L IRRADIATION DU BLOC DE DECHETS Si le débit de dose est supérieur ou égal à 1, Gray par seconde, au contact du bloc de déchets, il faut montrer, sans nécessairement effectuer un test d irradiation, que la production de gaz de radiolyse ou le gonflement du bloc sous l effet de l irradiation, n entraînera pas de dégradation de l enveloppe interne. Il faut montrer également que l irradiation n entraînera pas de dégradation importante des propriétés mécaniques du bloc de déchets et, dans le cas de d un bloc de déchets homogènes, de libération d eau liquide. 4.2 ENVELOPPE INTERNE L enveloppe interne est constituée d un liant hydraulique répondant aux exigences ci-dessous. Un autre matériau pourrait être utilisé, après accord avec l ANDRA, sous réserve de garantir au minimum l épaisseur prévue au paragraphe et le coefficient de diffusion de l eau tritiée, défini au paragraphe 3. Les essais de caractérisation effectués sur ce matériau, doivent être réalisés sur éprouvettes représentatives du procédé de fabrication de l enveloppe interne EPAISSEUR L épaisseur minimale de l enveloppe interne doit être de 5 cm en tout point autour du bloc de déchets. 5/7

6 4.2.2 CARACTERISTIQUES PHYSIQUES a) Retrait à 28 jours La mesure du retrait est réalisée sur éprouvettes de matériau constitutif de l enveloppe interne, dans les conditions suivantes : > > Les mesures sont effectuées sur des éprouvettes prismatiques, après démoulage à 24 heures, de dimensions : 7 cm x 7 cm x 28 cm pour les bétons 4 cm x 4 cm x 16 cm pour les pâtes de ciment et les mortiers > > Les prismes sont alors conservés dans une enceinte régulée à 20 ± 2 C et à 65 ± 5 pour-cent d humidité relative de l air. > > Les autres conditions sont analogues à celles de la norme NF P La valeur mesurée doit être inférieure à 800 micromètres par mètre (μm.m -1 ). b) Perméabilité au gaz Le coefficient de perméabilité au gaz est mesuré conformément à l épreuve technique Andra ACO SP ASRE , sur éprouvettes du matériau constitutif de l enveloppe interne CARACTERISTIQUES MECANIQUES a) Résistance en compression La résistance en compression, mesurée à 90 jours minimum sur éprouvettes de matériau constitutif de l enveloppe interne, suivant la norme NF EN , doit être supérieure ou égale à 35 MPa. b) Résistance en traction La résistance en traction par fendage mesurée à 90 jours minimum sur le matériau constitutif de l enveloppe interne suivant la norme NF EN , doit être supérieure à 3,5 MPa HOMOGENEITE ET CONTINUITE DE L ENVELOPPE INTERNE Le contrôle de l homogénéité et de la continuité de l enveloppe doit être évalué conformément à l épreuve technique ANDRA ACO SP ASRE , par : > > un examen visuel de l enveloppe pratiqué sur le plan de coupe médian : il ne doit pas faire apparaître de fissures d ouverture supérieure à 0,3 mm, ni de vides : le volume total de vide abstraction faite de la porosité intrinsèque du matériau, doit être inférieur à 2 pour-cent, > > une mesure de masse volumique ou d une autre caractéristique physique, réalisée sur échantillon. Une méthode non destructive permettant le contrôle de l homogénéité et de la continuité de l enveloppe peut éventuellement être utilisée, sous réserve de l accord de l ANDRA RESISTANCE A L IRRADIATION > > Pour les colis dont le débit de dose au contact de l enveloppe est supérieur ou égal à 1, Gray par seconde (50 rad.h -1 ), les éprouvettes du matériau constitutif de l enveloppe, sont soumises au test de résistance à l irradiation suivant la procédure décrite dans l épreuve technique ANDRA ACO SP ASRE A l issue de cette épreuve, il doit être constaté sur les éprouvettes de matériau soumises au test que : > > L allongement Δl/l est inférieur à 500 µm/m, > > La diminution de la fréquence de résonance suite à l irradiation (F) doit être telle que : F 2 2 /F 0 > 75%, F 0 étant la fréquence de résonance évaluée avant irradiation. 6/7

7 La nature des gaz de radiolyse doit être identifiée et leur volume doit être mesuré. Une libération éventuelle d eau liquide doit être mentionnée CARACTERISTIQUES PHYSIQUES COMPLEMENTAIRES A MESURER Les caractéristiques physiques complémentaires suivantes sont à mesurer sur une éprouvette représentative de l enveloppe interne : la porosité à l eau et la densité du matériau sont à déterminer suivant la méthode décrite dans l épreuve technique Andra ACO SP ASRE RESISTANCE AUX CYCLAGES THERMIQUES Un test de gel-dégel doit être réalisé sur éprouvettes du matériau constitutif de l enveloppe interne, suivant la procédure décrite dans l épreuve technique ANDRA ACO SP ASRE Les incidences de l épreuve sont évaluées, notamment par comparaison avec éprouvettes témoins analogues, n ayant pas subi de cyclage thermique. Un programme d essais, définissant en particulier le plan d échantillonnage des éprouvettes décrites dans l épreuve technique précitée, sera soumis au préalable pour accord, à l ANDRA. A l issue de cette épreuve il doit être constaté sur les éprouvettes du matériau soumises au test que : > > L allongement Δl/l est inférieur à 500 µm/m, > > La diminution de la fréquence de résonance suite aux cycles gel-dégel (F) doit être telle que : F 2 2 /F 0 > 75%, F 0 étant la fréquence de résonance évaluée avant cycles gel-dégel. 4.3 CONTENEUR Le conteneur utilisé doit respecter les exigences de la spécification générale ACO SP ASRE (voir paragraphe ) 4.4 COLIS FINI TAUX DE REMPLISSAGE Le taux de remplissage doit être tel que la distance entre le niveau supérieur du contenu et le niveau inférieur du couvercle, soit inférieure à 3 pour-cent de la hauteur du colis TENUE SOUS CHARGE L ensemble constitué par le bloc de déchets immobilisés et l enveloppe interne doit supporter une charge représentant une pression de 0.35 MPa. La réalisation d un essai sur colis de déchets suivant l épreuve technique ANDRA ACO SP ASRE permet de garantir cette exigence ; d autres moyens pouvant être proposés à l Andra pour démontrer cette tenue sous charge. En cas d écrasement du bloc sous la charge de 0.35 MPa, il devra être vérifier que le cumul de cette déformation et du vide apical éventuel reste inférieur à 3% de la hauteur du colis. Nota : Il est demandé d évaluer (essais, calculs,...) l effet d une charge double, et de communiquer les résultats à l Andra pour information. 7/7

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