QUESTION 696 - Risque hydrogène
Posée par Yves LENOIR [L'organisme que vous représentez (option)], (PARIS), le 12/12/2013
Les déchets radioactifs seront tôt ou tard touchés par l'eau. Il est très difficile de prévoir le moment où cela commencera comme le prouve l'évolution assez imprévue (se reporter aux discours et rapports du début des années 70) du stockage de Asse en Allemagne. La chimie jouera son rôle dans la corrosion des conteneurs. L'idée que les blocs de verre sont homogènes est fausse. Après avoir été coulés et leur conteneur scellé, il sont décontaminés ce qui provoque un choc thermique. Des fissures se développent alors qui vont accroître la surface de contact avec l'eau quand elle aura ruiné les conteneurs. Entretemps les émissions de particules alpha auront produit des inclusions gazeuses (hélium) à haute pression à l'intérieur de la masse vitreuse. On sait aussi que soumis à des rayonnements le verre se dévitrifie progressivement, jusqu'à être réduit à un état voisin de cristallin, c'est à dire à l'état de sable. Ces phénomènes sont lents mais les durées de toxicité des déchets dépassent toute perspective historique. On peut donc conclure qu'un jour dans un avenir indéterminé les déchets de haute activité seront en contact avec de l'eau selon une surface d'échange de plusieurs ordre de grandeur supérieurs à celui de la surface extérieure des conteneurs qui les confinaient. Un phénomène de radiolyse de l'eau d'infiltration pourra alors se développer massivement et rapidement. La radiolyse produira de l'hydrogène. On a visé l'étanchéité. Les gaz s'accumuleront jusqu'au moment où les conditions de l'explosion seront réunies (l'énergie des désintégrations est des millions de fois supérieure à celle requise pour l'ignition !). Cela peut se calculer bien que cela soit très compliqué car l'hydrogène diffuse différemment de l'oxygène. On peut raisonnablement penser que l'accident de Kyshtym est lié à un dégagement d'hydrogène. Les dégâts écologiques et humains sont considérables et la radioactivité s'étend maintenant sur un territoire plus de dix fois plus vaste que la zone interdite initiale, toute en longueur (100 km x 10 km). Avec les déchets de faible activité ce risque est quasi nul. Il n'en sera pas de même avec les produits de Haute Activité avec des transuraniens en prime. Le promoteur a-t-il réalisé une étude concernant ce risque ? Si oui, quelle grille de paramètres a-t-elle été explorée ? Le rapport de l'étude doit être versé au dossier. Si non, pourquoi l'étude de ce risque fait-elle défaut ? Quelle justification scientifique à cette lacune ?
Réponse du 10/02/2014,
Réponse apportée par l’Andra, maître d’ouvrage :
Les contraintes mécaniques lors du refroidissement du verre après sa coulée engendrent effectivement une fracturation. Ce phénomène est connu et a fait l’objet de nombreuses études sur son étendue et son effet sur les propriétés de confinement du verre. Il ne remet pas en cause les propriétés très favorables du verre dont la dissolution s’étale sur des durées de plusieurs dizaines à centaines de milliers d’années. La fracturation est intégrée dans les analyses de sûreté qui prennent en compte notamment les vitesses auxquels les colis de déchets vont se dégrader dans le temps et relâcher les radionucléides.
Concernant la production d’hélium liée aux désintégrations alpha, les études ont montré qu’elle n’a aucune conséquence sur le comportement mécanique du verre jusqu’à des teneurs de 8. 1019 He/g (soit après plusieurs millions d’années) ; aucune étude n’a mis en évidence une fissuration liée à la présence d’hélium même dans les expériences où des quantités importantes d’hélium ont été incorporées dans le verre. De plus, aucune étude sur le verre n’a mis en évidence des bulles d’hélium de taille supérieure à 10 nm (résolution de l’appareil de mesure). Enfin, concernant l’effet de l’irradiation sur la fissuration du verre, les modifications observées des propriétés mécaniques des verres sous auto-irradiation montrent une augmentation de la ténacité et donc une meilleure résistance à la fissuration.
La dévitrification du verre (ou cristallisation) n’est pas liée à l’irradiation mais à la nucléation et la croissance d’hétérogénéités par diffusion. Ce processus est thermiquement activé et il se produit essentiellement dans les premiers jours après l’élaboration du verre. Après cela, dès que la température du verre est inférieure à la température de transition vitreuse, 520 °C pour les verres produits par Areva à La Hague, le processus est rapidement inhibé si bien que la cristallisation du bloc de verre est très inférieure à 1 %.
La radiolyse de l’eau est un phénomène étudié depuis longtemps, notamment pour ses effets dans les réacteurs et sur la matière vivante. Soumise à un rayonnement, l’eau (H2O) (liquide ou de vapeur d'eau) se décompose en espèces moléculaires (H2, H2O2…) et en espèces radicalaires (OH., H. …). Ces espèces peuvent se recombiner, notamment H2 et H2O2 en présence des radicaux pour reformer de l’eau. Il faut un rayonnement énergétique intense, bien au-delà de quelques dizaines de Gray/h, pour décomposer l’eau et aboutir à un bilan net de production d’hydrogène positif important. De tels rayonnements ne concernent que les premières dizaines à centaines d’années après la formation du déchets vitrifiés, du fait notamment des radionucléides à vie courte comme le Césium 137. La présence d’un surconteneur empêchant l’arrivée d’eau sur le verre pendant plusieurs centaines d’années évite la production d’hydrogène par radiolyse de l’eau sur le verre. En tout état de cause, l’absence d’oxygène une fois le stockage fermé exclut tout risque d’explosion.
