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UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
DEPARTEMENT DE PHYSIQUE Laboratoire de Physique Nucléaire et de Physique de l’Environnement
MEMOIRE pour l’obtention du
DIPLOME D’ETUDES APPROFONDIES DE PHYSIQUE
Option : Physique Nucléaire, Physique Théorique et Physique Appliquée
sur la
CONCEPTION D’UN SITE DE STOCKAGE EN PUITS (BOREHOLE)
présenté par
RANDRIAMAROLAHY Jean Norbert
devant la commission d’examen composée de :
Président :M. RAOELINA ANDRIAMBOLOLONA Professeur Titulaire
de classe exceptionnelle
Rapporteur : M. RANDRIANTSEHENO Hery Fanja Docteur de 3ème cycle en Physique Nucléaire
Examinateurs : M. RABOANARY Roland Professeur
M. ZAFIMANJATO J. L. Radaorolala Docteur en physique
le 12 Novembre 2007
Edité à Madagascar - INSTN
FACULTE DES SCIENCES
FORMATION DOCTORALE EN PHYSIQUE
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
FACULTE DES SCIENCES
FORMATION DOCTORALE EN PHYSIQUE
DEPARTEMENT DE PHYSIQUE Laboratoire de Physique Nucléaire et de Physique de l’Environnement
MEMOIRE pour l’obtention du
DIPLOME D’ETUDES APPROFONDIES DE PHYSIQUE
Option : Physique Nucléaire, Physique Théorique et Physique Appliquée sur la
CONCEPTION D’UN SITE DE STOCKAGE EN PUITS (BOREHOLE)
présenté par
RANDRIAMAROLAHY Jean Norbert
devant la commission d’examen composée de :
Président : M. RAOELINA ANDRIAMBOLOLONA Professeur Titulaire de classe exceptionnelle
M. RANDRIANTSEHENO Hery Fanja Docteur de 3ème cycle en Physique Nucléaire
Rapporteur :
M. RABOANARY Roland Professeur Examinateurs :Docteur en physique M. ZAFIMANJATO J. L. Radaorolala
le 12 Novembre 2007
Edité à Madagascar - INSTN
Remerciements Conception d’un site de stockage en puits (Borehole)
REMERCIEMENTS
Je remercie Dieu de m’avoir donné sa bénédiction pour l’accomplissement de
mes études et en particulier ce travail.
Ce mémoire est le résultat du travail effectué au département de dosimétrie et
radioprotection de l’Institut National des Sciences et Techniques Nucléaires
(MADAGASCAR - INSTN), dirigé par Monsieur RAOELINA
ANDRIAMBOLOLONA, Professeur Titulaire de classe exceptionnelle, Fondateur et
Directeur Général de Madagascar – INSTN. Je lui exprime mes vifs remerciements pour:
- m’avoir accueilli à Madagascar – INSTN et m’avoir accepté comme membre du
département de dosimétrie et radioprotection de l’institut et
- m'avoir donné des compétences fortes appréciées ainsi que sa disponibilité
durant l'accomplissement de ce travail malgré les lourdes et nombreuses
responsabilités.
J'adresse également mes vifs remerciements à Monsieur RANDRIANTSEHENO
Hery Fanja, Docteur de 3ème cycle en Physique Nucléaire et responsable de la gestion
des déchets radioactifs au département de radioprotection et dosimétrie de Madagascar-
INSTN, en tant qu’encadreur, pour ses précieux conseils, ses expériences et ses aides qui
m’ont permis de bien mener ce travail.
J’adresse mes remerciements à Monsieur RABOANARY Roland, Professeur
d'Enseignement Supérieur et de Recherche à la Faculté des Sciences de l'Université
d'Antananarivo, et Monsieur ZAFIMANJATO Joseph Lucien Radaorolala, Docteur en
Physique, responsable des inspections et contrôles des installations radiologiques au
département dosimétrie et radioprotection de Madagascar- INSTN, d’avoir accepté d’être
parmi les membres du jury.
Mes remerciements s’adressent également à tout le personnel et à tous les
chercheurs de Madagascar – INSTN, en particulier, les équipes du département de
radioprotection et de dosimétrie :
i Madagascar - INSTN
Remerciements Conception d’un site de stockage en puits (Borehole)
- Monsieur RATOVONJANAHARY Francis, Chef du département de dosimétrie
et radioprotection, pour m'avoir apporté son expérience et ses conseils pour le bon
déroulement de ce travail;
- Madame RAMANANDRAIBE Marie Jeanne;
- Monsieur RANDRIANTSEHENO Hery Fanja;
- Monsieur ZAFIMANJATO Joseph Lucien Radaorolala;
- Monsieur RANDRIANTSIZAFY Ralainirina Dina.
Je ne saurais oublier de remercier l’Agence Internationale de l’Energie Atomique
(AIEA) qui a doté l’Institut National des Sciences et Techniques Nucléaires (INSTN)
d’un Laboratoire Secondaire d’Etalonnage pour la Dosimétrie (LSED).
Je remercie aussi Monsieur le Directeur Général de la Météorologie
Ampandrianomby, Antananarivo et tous les bibliothécaires du service géologique au sein
de la Ministère de l’Energies et Mines pour m’avoir donné des documents afin de réaliser
ce travail.
A mes chers parents, à ma famille, à mes frères, à ma sœur et à mes amis ; au plus
profond de mon cœur, je leur adresse mes chaleureux remerciements pour m’avoir
soutenu matériellement, financièrement et moralement dans mes études, et pour m’avoir
encouragé de continuer jusqu’au bout.
Enfin, J’exprime mes vifs remerciements pour tous ceux qui ont contribué de près
ou de loin à la réalisation de ce travail.
ii Madagascar - INSTN
Table des matières Conception d’un site de stockage en puits (Borehole)
TABLE DES MATIERES Rémerciement ......................................................................................................................i
Table des matières .............................................................................................................iii
Liste des abréviations .......................................................................................................vii
Liste des figures ..............................................................................................................viii
Liste des tableaux ..............................................................................................................ix
INTRODUCTION ....................................................................................................................1
PARTIE THEORIQUE
Chapitre 1- LES SOURCES RADIOACTIVES SCELLEES ..............................................2
1.1- Caractéristiques des sources radioactives scellées .........................................................2
1.2- Cycle de vie des sources radioactives scellées ...............................................................2
1.3- Domaine d’utilisation des sources scellées .....................................................................3
1.3.1- Utilisations médicales ...............................................................................................3
1.3.2- Utilisations industrielles............................................................................................4
Chapitre 2- GESTION DES DECHETS RADIOACTIFS....................................................5
2.1- Définition ........................................................................................................................5
2.2- Objectif ............................................................................................................................5
2.3- Principes ..........................................................................................................................5
2.4- Cadre national pour la gestion des déchets radioactifs ....................................................7
2.4.1- Politique ...................................................................................................................7
2.4.2- Stratégie ....................................................................................................................7
2.4.3- Système .....................................................................................................................7
2.5- Les étapes fondamentales de la gestion des déchets radioactifs......................................8
2.5.1- Prétraitement .............................................................................................................9
2.5.2- Traitement .................................................................................................................9
2.5.3- Conditionnement.....................................................................................................10
2.5.4- Stockage définitif ....................................................................................................10
iii Madagascar - INSTN
Table des matières Conception d’un site de stockage en puits (Borehole)
Chapitre 3- STOCKAGE DES DECHETS RADIOACTIFS .............................................11
3.1- Définition.......................................................................................................................11
3.2- Différentes étapes à suivre pour arriver au stockage définitif .......................................11
3.2.1- Le tri ........................................................................................................................11
3.2.2- Le traitement et le conditionnement........................................................................11
3.2.3- L’entreposage et le stockage ...................................................................................12
3.3- Les radionucléides à stocker dans un site de stockage en puits ....................................12
3.4- Stockage définitif...........................................................................................................14
3.4.1- Objectif....................................................................................................................14
3.4.2- Principes..................................................................................................................14
3.4.3- Exigences de sécurité ..............................................................................................16
3.5- Différentes phases de vie d’un stockage .......................................................................17
3.5.1- Phase d’exploitation................................................................................................17
3.5.2- Phase de surveillance ..............................................................................................17
3.5.3- Phase de post-surveillance .....................................................................................18
3.6- Réglementations ............................................................................................................18
PARTIE PRATIQUE
INTRODUCTION ..................................................................................................................20
Chapitre 1- CHOIX ET CARACTERISATION D’EMPLACEMENT............................22
1.1- Conditions géologiques ................................................................................................22
1.2- Conditions géomorphologiques .....................................................................................22
1.3- Conditions hydrogéologiques ........................................................................................22
1.3.1- Zone saturée ............................................................................................................23
1.3.2- Zone non saturée .....................................................................................................23
1.4- Conditions géochimiques...............................................................................................23
1.5- Conditions météorologiques ..........................................................................................24
1.5.1- Climat......................................................................................................................24
1.6- Conditions démographiques ..........................................................................................24
iv Madagascar - INSTN
Table des matières Conception d’un site de stockage en puits (Borehole)
1.7- La sorption .....................................................................................................................25
1.7.1- Définition ...............................................................................................................25
1.7.2- Cinétique de sorption ..............................................................................................27
1.7.3- Détermination du coefficient de sorption................................................................28
1.8- La corrosion ...................................................................................................................29
1.8.1 Définition .................................................................................................................29
1.8.2- Phénomène de corrosion .........................................................................................29
1.8.3- Evolution de corrosion localisée .............................................................................29
1.9- La solubilité ...................................................................................................................31
Chapitre 2- DEUX LIEUX D’EMPLACEMENT D’UN SITE DE STOCKAGE
ACCEPTABLE A MADAGASCAR.....................................................................................32
2.1- A Ankazobe ..................................................................................................................32
2.1.1- Situation géographique ...........................................................................................32
2.1.2- Géologie ..................................................................................................................34
2.1.3- Tectonique...............................................................................................................37
2.1.4- Hydrologie .............................................................................................................37
2.1.5- Conclusion ..............................................................................................................38
2.2- A Fanjakana ..................................................................................................................39
2.2.1- Situation géographique ...........................................................................................39
2.2.2- Géologie ..................................................................................................................41
2.2.3- Hydrologie .............................................................................................................44
2.2.4- Conclusion ..............................................................................................................45
Chapitre 3- ETUDE DE FAISABILITE D’UN SITE DE STOCKAGE EN PUITS A
MADAGASCAR.....................................................................................................................46
3.1- Les sources scellées usées existant à Madagascar ........................................................46
3.1.1- Liste des sources scellées usées ..............................................................................46
3.1.2- Inventaire des sources scellées usées ......................................................................46
3.2- Caractéristiques du site .................................................................................................47
3.2.1- Profondeur...............................................................................................................47
3.2.2- Diamètre..................................................................................................................50
3.2.3- Dimension ...............................................................................................................51
v Madagascar - INSTN
Table des matières Conception d’un site de stockage en puits (Borehole)
3.3- Option de stockage des déchets radioactifs: le stockage en puits (Borehole) ..............51
3.3.1- Concept de stockage en puits ..................................................................................52
3.4- Encapsulations ...............................................................................................................52
3.4.1- Types de capsule .....................................................................................................52
3.5- Conteneur.......................................................................................................................54
3.6- Colis de déchets en puits (Borehole) .............................................................................55
3.7- Cadre légal et organisationnel .......................................................................................56
3.8- Contrôles et conditions de stockage final ......................................................................56
3.8.1- Fermeture du centre de stockage ............................................................................56
3.9- Estimation du coût de construction d’un site de stockage en puits ..............................57
3.9.1- Introduction.............................................................................................................57
3.9.2- Etudes et procédures opérationnelles......................................................................57
3.9.3- Phase de conception ................................................................................................58
3.9.4- Phase de construction..............................................................................................58
3.9.5- Coût de la sûreté......................................................................................................61
3.9.6- Approbation ............................................................................................................61
3.9.7- Démonstration pratique...........................................................................................61
3.9.8-Devis estimatif .........................................................................................................62
CONCLUSION .......................................................................................................................65
BIBLIOGRAPHIE
vi Madagascar - INSTN
Liste des abréviations Conception d’un site de stockage en puits (Borehole)
LISTE DES ABREVIATIONS
AFRA: African Regional Cooperative Agreement for Research Development and
Training related to Nuclear Science and Technology
AIEA: Agence Internationale de l’Energie Atomique.
ALARA: As Low As Reasonably Achievable
BDC: Borehole Disposal Concept.
BOSS: Borehole disposal of Spent Sources project.
CEA: Commissariat à l’Energie Atomique
CEN: Commissariat à l’Energie Nucléaire
CHU: Centre Hospitalier Universitaire
CIPR: Commission Internationale de Protection Radiologique
CMI: Corrosion par Microbe Induit
CST: Corrosion Sous Tension.
EIA: Environmental Impact Assessment
HJRA: Hôpital Joseph Ravoahangy Andrianavalona
ISAM: Improvement of Safety Assessment Methodologies
LPNPA: Laboratoire de Physique Nucléaire et Physique Appliquée
LRI: Laboratoire des Radio Isotopes
NECSA: South African Nuclear Energy Corporation.
SECREN: Société d’Etudes, de Construction et de Réparation Navale.
vii Madagascar - INSTN
Liste des figures Conception d’un site de stockage en puits (Borehole)
LISTE DES FIGURES
Figure 1.1: Cycle de vie des sources radioactives scellées….............................................3
Figure 1.2: Les étapes fondamentales du processus de gestion des déchets radioactifs…9
Figure 2.1: Variation de concentration de l’élément chimique dans la solution avec le
temps…………………………………………………………………………………….28
Figure 2.2: La mode d’évolution de la corrosion localisée……………………………..30
Figure 2.3: Carte topographique d’Ankazobe………………………………………….33
Figure 2.4: Esquisse géologique d’Ankazobe…………………………………………..36
Figure 2.5: Courbe de précipitation d’Ankazobe……………………………………….38
Figure 2.6: Carte topographique de Fanjakana………………………………………...40
Figure 2.7: Esquisse géologique de Fanjakana…………………………………………43
Figure 2.8: Courbe de précipitation de Fanjakana……………………………………...44
Figure 2.9: Appareil de forage d’un puits.........................................................................48
Figure 2.10: Mode de stockage dans un puits .................................................................49
Figure 2.11: Site de stockage en puits ............................……………………………….50
Figure 2.12: Dimension de forage d’un site de stockage en puits …...............................51
Figure 2.13: Capsule standard…………………………………………………………..53
Figure 2.14: Grande capsule……………………………………………………………53
Figure 2.15: Capsule standard et grande capsule………………………………………54
Figure 2.16: Un conteneur avec son couvercle…………………………………………54
Figure 2.17: Emplacement du capsule et conteneur dans un site de stockage en
puits…...............................................................................................................................55
Figure 2.18: Surface externe d’un site de stockage en puits …………………………...55
Figure 2.19: Colis des déchets radioactifs .......................................................................58
Figure 2.20: Forme de stockage à l’intérieur du puits .....................................................60
viii Madagascar - INSTN
Liste des tableaux Conception d’un site de stockage en puits (Borehole)
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1.1: Types et catégories des sources scellées usées à stocker dans un site de
stockage en puits ..............................................................................….............................12
Tableau 2.1: Normales de précipitations (en mm et 1/10) de la région d’Ankazobe…...37
Tableau 2.2: Normales de précipitations (en mm et 1/10) de Fanjakana……………….44
Tableau 2.3: Inventaire des sources scellées usées à Madagascar……………...............46
Tableau 2.4: Composition de dosage du béton ..............................................................59
Tableau 2.5: Tableau récapitulatif de coût de la construction .........................................62
Tableau 2.6: Nomenclature des matériaux ......................................................................63
Tableau 2.7: Estimation de coût total d’installation d’un site de stockage en puits.........63
ix Madagascar - INSTN
Introduction Conception d’un site de stockage en puits (Borehole)
INTRODUCTION
Depuis le début de XXème siècle, la protection de l'environnement est devenue une
préoccupation internationale car les sources scellées sont largement utilisées dans
différents secteurs socio-économiques tels que la médecine, l’industrie, la recherche et
l’agriculture.
Malgré l’avantage d’avoir contribué au développement de ces secteurs socio-
économiques, les sources scellées peuvent causer ou être à l’origine des accidents
radiologiques graves conduisant à la mort des personnes travaillant avec. Si elles ne sont
pas soumises à un système de gestion et de surveillance, elles ne sont pas opérationnelles
car la majorité des accidents est due à des sources hors service. Les risques relatifs aux
sources scellées radioactives, qu’elles soient opérationnelles ou usées, existent aussi bien
dans les pays développés que dans les pays en voie de développement.
Une source scellée est considérée comme usée lorsque:
- l’activité de la source décroît à un niveau qui ne permet pas son exploitation dans le
domaine de son utilisation;
- l’expérimentation utilisant cette source est terminée ou suspendue;
- l’enveloppe de la source n’est plus intègre.
La question des déchets est quotidienne et touche chaque individu tant sur le plan
professionnel que familial. Chacun peut et doit être acteur d’une meilleure gestion des
déchets.
Ces sources usées nécessitent une gestion appropriée car même si elles sont
obsolètes elles contiennent des éléments radioactifs dont la radioactivité est grande. C’est
pourquoi elles sont considérées comme un type de déchet particulier et dangereux pour
l’environnement et l’homme.
Ce travail, intitulé « Conception d’un site de stockage en puits (Borehole) », se
divise en deux parties : la partie théorique et la partie pratique. La partie théorique parle
de sources radioactives scellées, les déchets radioactifs et leur stockage dans un site de
stockage en puits. La partie pratique est basée sur l’étude de faisabilité et de la réalisation
de ce site de stockage à Madagascar.
1 Madagascar-INSTN
Chap.1: Les sources radioactives scellées Partie théorique
Chapitre 1- LES SOURCES RADIOACTIVES SCELLEES
Les sources radioactives scellées sont des sources constituées par des substances
radioactives solidement incorporées dans des matières inactives ou scellées dans une
enveloppe inactive. Cette enveloppe présente une résistance suffisante pour éviter, dans
les conditions normales d'utilisation, toute dispersion de substances radioactives. [4]
1.1- Caractéristiques des sources radioactives scellées [7]
Une source radioactive est une petite entité contenant de la matière radioactive
enfermée dans une capsule avec une grande activité spécifique. Généralement, elle a
l’apparence d’une petite pièce en métal sans danger.
Les sources scellées sont fabriquées de telle sorte, sauf pour le radium et d’autres
vieilles sources, qu’elles ne peuvent être altérées ou détruites même si elles sont
incinérées. Le matériau utilisé pour enfermer la matière radioactive est d’habitude l’acier,
parfois d’autres métaux sont utilisés tels que: le platine, le titane, l’argent ou l’or.
Pour plus de sûreté et pour réduire le risque de contamination, si le matériau
d’enrobage est détruit ou altéré, la matière radioactive doit être sous forme insoluble, par
exemple, sous forme métallique pour le cobalt 60 et l’iridium 192, ou en céramique pour
le césium 137 et l’américium 241. Par contre, des vieilles sources, en particulier le
radium, qui sont encore opérationnelles contiennent de la matière radioactive sous forme
de poudre ou de sels solubles qui peut conduire facilement à une contamination en cas de
perte de l’intégrité de la source.
1.2- Cycle de vie des sources radioactives scellées [9]
Le cycle de vie des sources radioactives scellées est représenté dans le diagramme
ci-dessous.
2 Madagascar-INSTN
Chap.1: Les sources radioactives scellées Partie théorique
Fabrication
Utilisation
Hors d’usage Stockage par décroissance
Source à courte demi-vie
Retour au fabricant
Source à longue demi-vie
Système de stockage en puits pour des sources à longue demi-vie
Traitement Entreposage
Stockage temporaire
Mise en conteneur
Stockage Stockage définitif
Figure 1.1: Cycle de vie des sources radioactives scellées
1.3- Domaine d’utilisation des sources scellées [9], [2]
Madagascar utilise des sources scellées, surtout, dans les domaines:
- médical,
- industriel,
- de l’éducation et
- de recherche.
1.3.1- Utilisations médicales
En médecine, les sources scellées sont principalement utilisées dans le traitement
du cancer. Elles produisent des doses élevées pour traiter les organes affectés.
3 Madagascar-INSTN
Chap.1: Les sources radioactives scellées Partie théorique
Deux techniques surviennent:
- la téléthérapie:
Elle est basée sur l’utilisation des faisceaux du rayonnement collimatés pénétrant, à partir
de source scellée (Co-60 ou Cs-137), dans des machines à rayons X ou des accélérateurs
linéaires et
- la curiethérapie:
Les sources radioactives scellées, comme le Ra-226, ont été utilisées depuis l’année
1940. Mais plus tard, le Co-60, le Cs-137, l’Ir-192, l’Au-198 ont pris la relève. Au
moment de d’irradiation, on utilise un tube pré adapté pour cibler la cavité interne.
1.3.2- Utilisations industrielles
Dans l’industrie, les sources scellées sont utilisées pour:
- la radiographie (contrôle non destructif);
- la stérilisation des aliments et des instruments médicaux;
- les jauges à radioélément:
. les jauges d’humidité (sources de neutron Am-241/ Be);
. les jauges de niveau et d'épaisseur (Cs-137);
- l’étalonnage.
Quel que soit le domaine d’utilisation de la source, la matière radioactive est
enfermée dans un matériau non radioactif pour améliorer la radioprotection et la sûreté
en diminuant le risque de perte de la matière radioactive pendant son utilisation.
Les appareils utilisant des sources scellées peuvent être de type fixe ou mobile.
4 Madagascar-INSTN
Chap.2: Gestion des déchets radioactifs Partie théorique
Chapitre 2- GESTION DES DECHETS RADIOACTIFS
2.1- Définition [3]
La gestion des déchets radioactifs peut être définie comme étant l’ensemble des
opérations destinées à assurer la protection des personnes contre les risques
radiologiques. Elle doit viser également à préserver l’environnement et limiter les
contraintes induites pour les générations futures. L’assurance de protection est gardée en
toutes circonstances raisonnablement prévisibles.
De cette définition, trois critères fondamentaux se dégagent qui auront toute leur
importance dans le choix des méthodes de gestion, et par conséquent, sur les coûts
correspondant:
- la durée nécessaire: on fixe la période pendant laquelle les dispositions prises pour
assurer cette protection devront être maintenues et conservées toute leur efficacité;
- les circonstances raisonnablement prévisibles : c'est-à-dire, l’évaluation de sureté
devra présenter les scénarios retenus tout au long des différentes phases de la vie de
déchet; en situation normale et en imaginant des situations accidentelles. Les
caractéristiques des déchets et les options techniques choisies ont encore une grande
influence et
- les risques inacceptables: toute activité humaine est génératrice de risques.
2.2- Objectif
L’objectif de la gestion des déchets radioactifs est de prendre en charge les
déchets radioactifs de manière à protéger la santé humaine et l’environnement, sans
imposer de contraintes excessives aux générations futures.
2.3- Principes
Pour atteindre cet objectif, les neuf principes suivants doivent être considérés:
5 Madagascar - INSTN
Chap.2: Gestion des déchets radioactifs Partie théorique
Principe 1: Protection de la santé humaine
Les déchets radioactifs doivent être gérés de façon à ce qu’un niveau acceptable
de protection de la santé humaine soit assuré.
Principe 2: Protection de l’environnement
Les déchets radioactifs doivent être gérés de façon à ce qu’un niveau acceptable
de protection de l’environnement soit assuré.
Principe 3: Protection au-delà des frontières nationales
Les déchets radioactifs doivent être gérés de façon à ce que les effets qu’ils
peuvent entraîner sur la santé humaine et l’environnement au-delà des frontières
nationales soient pris en compte.
Principe 4: Protection des générations futures
Les déchets radioactifs doivent être gérés de façon à ce que leurs effets prévus
sur la santé des générations futures ne soient pas supérieurs aux niveaux pertinents qui
sont acceptables aujourd’hui.
Principe 5: Contraintes pour les générations futures
Les déchets radioactifs doivent être gérés de façon à ne pas imposer de
contraintes excessives aux générations futures.
Principe 6: Cadre juridique national
La gestion des déchets radioactifs doit s’inscrire dans un cadre juridique national
approprié qui répartit clairement les responsabilités et prévoit des fonctions de
réglementations indépendantes.
Principe 7: Maîtrise de la production de déchets radioactifs.
La production de déchets radioactifs doit être maintenue au niveau le plus bas
qu’il soit possible d’atteindre.
6 Madagascar - INSTN
Chap.2: Gestion des déchets radioactifs Partie théorique
Principe 8: Liens d’interdépendance dans la production et la gestion des déchets
radioactifs.
Les liens d’interdépendance existant entre toutes les étapes de la production et de
la gestion des déchets radioactifs doivent être dûment pris en compte.
Principe 9: Sûreté des installations
La sûreté des installations de gestion de déchets radioactifs doit être assurée
comme il convient pendant toute leur durée de vie.
2.4- Cadre national pour la gestion des déchets radioactifs
2.4.1- Politique [3]
Les pays dans lesquels se trouvent des déchets radioactifs doivent avoir une
politique nationale de gestion de ces déchets. Cette politique doit être conforme à
l’objectif et aux principes indiqués ci-dessus.
2.4.2- Stratégie
Les pays doivent avoir aussi des stratégies d’application de cette politique.
L’élaboration de ces stratégies dépend des circonstances, des structures et des priorités
du pays, ainsi que de la diversité des types de déchets radioactifs.
Ces stratégies ont pour objectif d’assurer la mise en place des composants d’un
système global de gestion des déchets radioactifs dans le pays.
Dans les composants, il existe deux moyens:
- les moyens opérationnels, c'est-à-dire la prise en charge des déchets radioactifs et
- les moyens réglementaires, c'est-à-dire le contrôle des exploitations et des installations
appropriées.
2.4.3- Système
Ce terme désigne l’ensemble des divers composants, exemple l’ensemble des lois,
l’organisme de réglementation, les exploitants, les installations, etc., qui sont nécessaires
pour la gestion des déchets radioactifs.
7 Madagascar - INSTN
Chap.2: Gestion des déchets radioactifs Partie théorique
Le niveau de développement des composants du système national de gestion des
déchets radioactifs varie d’un pays à l’autre suivant les besoins nationaux.
Des composants du système national de la gestion des déchets radioactifs peuvent
collaborer avec d’autres pays et organisations internationales.
Les éléments fondamentaux requis pour un système de gestion des déchets
radioactifs sont les suivants:
- la détermination des intervenants aux différentes étapes de la gestion des
déchets radioactifs, y compris les producteurs des déchets et leurs
responsabilités ;
- l’ensemble rationnel d’objectifs de sûreté, de protection radiologique et de
protection de l’environnement, à partir desquels des normes et des critères
peuvent être fixés dans le cadre du système de réglementation;
- la détermination des déchets radioactifs existants et prévus, et notamment de
leur emplacement, de leur teneur en radionucléides et les autres caractéristiques
physiques et chimiques;
- la maîtrise de la production de déchets radioactifs;
- la détermination des méthodes et des installations disponibles pour traiter,
entreposer et évacuer les déchets radioactifs dans les délais voulus;
- la prise en compte des liens d’interdépendance entre toutes les étapes de la
production et de la gestion des déchets radioactifs;
- les activités de recherche et de développement approprié en tenant compte des
besoins opérationnels et réglementaires; et
- la structure de financement et allocation des ressources essentielles pour la
gestion des déchets radioactifs, y compris le déclassement et, le cas échéant, la
surveillance des dépôts après fermeture.
2.5- Les étapes fondamentales de la gestion des déchets radioactifs
Dans une gestion efficace des déchets radioactifs, les étapes fondamentales du
processus sont considérées comme les éléments d’un système global allant de la
production au stockage définitif.
8 Madagascar - INSTN
Chap.2: Gestion des déchets radioactifs Partie théorique
Les étapes fondamentales du processus peuvent présentés schématiquement comme
suit.
Déchets et matériaux
Prétraitement
Traitement
Conditionnement
Stockage définitif
Déchets et matériaux exemptés
Matériaux radioactifs (pour
réem
ploi/recyclage
Figure 1.2: Les étapes fondamentales du processus de gestion des déchets
radioactifs[3]
2.5.1- Prétraitement
C’est la première étape de la gestion des déchets radioactifs qui suit leur production.
Il consiste à des opérations de collecte, de séparation, d’ajustement chimique et de
décontamination. Et comprend une phase d’entreposage intermédiaire. Cette étape
permet de:
- séparer les flux de déchets. Par exemple, en vue de leur recyclage ou de leur
évacuation;
- séparer les déchets destinés à être évacués soit en surface, ou à faible profondeur, ou
en formation géologique.
2.5.2- Traitement
Il comprend les opérations visant à améliorer la sûreté ou à réduire les coûts en
modifiant les caractéristiques des déchets radioactifs. Le traitement repose sur trois
notions de base:
- la réduction de volume;
- l’extraction des radionucléides et
- la modification de la composition;
9 Madagascar - INSTN
Chap.2: Gestion des déchets radioactifs Partie théorique
Exemples:
- L’incinération des déchets combustibles ou compactage des déchets solides secs
(réduction de volume);
- L’évaporation, filtration ou échange ionique dans le cas des flux de déchets liquides
(extraction des radionucléides);
- La précipitation ou floculation d’espèces chimiques (modification de la composition).
Ces opérations peuvent entraîner la production des plusieurs types de déchets
radioactifs secondaires qui devront être pris en charge (filtres contaminés, résines usées,
récipients, etc.).
2.5.3- Conditionnement
Il comprend des opérations à transformer les déchets sous une forme adaptée à la
manipulation, au transport, à l’entreposage et à l’évacuation. Ces opérations consistent à
immobiliser (solidification, vitrification) les déchets radioactifs, à introduire les déchets
dans des conteneurs et à mettre en place un emballage supplémentaire. Dans des
nombreux cas, le traitement et le conditionnement sont étroitement associés l’un à
l’autre.
2.5.4- Stockage définitif
C’est l’étape finale du processus de gestion des déchets radioactifs. Elle consiste à
mettre en place de déchets radioactifs dans une installation spécifiée et approuvée
(installation en surface ou à faible profondeur ou dépôt géologique) sans intention de les
récupérer et sans recourir à des mesures de surveillance et de maintenance à long terme.
Bien que la plupart des types de déchets radioactifs soient destinés à être évacués
avec concentration et confinement, une autre technique d’évacuation consiste à rejeter
dans l’environnement, dans les limites autorisées, des effluents qui sont ultérieurement
dispersés. Selon le type de déchets radioactifs, certaines de ces étapes ne sont pas
applicables.
10 Madagascar - INSTN
Chap. 3: Stockage des déchets radioactifs Partie théorique
Chapitre 3- STOCKAGE DES DECHETS RADIOACTIFS
3.1- Définition
Une installation de stockage de déchets radioactifs est une installation
d'élimination de déchets par dépôt ou enfouissement.
L’objectif du stockage des déchets radioactifs est d’isoler les déchets sur une
durée suffisante pour que leur radioactivité diminue, puis de confiner les éléments
radioactifs pour qu’ils ne présentent plus de risque significatif à long terme en cas de
retour à la biosphère.
3.2- Différentes étapes à suivre pour arriver au stockage définitif
Les déchets radioactifs présentent une diversité importante selon leur forme
physique et chimique, leur niveau de radioactivité et la période des éléments radioactifs
et aussi selon leur volume.
3.2.1- Le tri
Il permet de séparer les déchets selon leurs caractéristiques c'est-à-dire la période
radioactive des radionucléides qu'ils contiennent. Pour les sources scellées, le tri est peut
nécessaire.
3.2.2- Le traitement et le conditionnement
Selon leur nature, les déchets subissent des traitements différents, par exemple:
l’incinération, la calcination, la fusion, le compactage, la cimentation, la vitrification etc.
Puis ils sont enfermés dans un conteneur. On aboutit ainsi à un objet appelé « colis » de
déchets radioactifs.
Le colis de déchets radioactifs est un objet manufacturé constitué, non seulement
d’un déchet, mais d’une matrice de conditionnement et d’un conteneur. Cet ensemble
garantit la sûreté d’un stockage.
Afin que le colis confine au mieux la radioactivité des déchets, il doit répondre à
des spécifications techniques établies par l’autorité et faire de nombreuses vérifications
lors de sa conception, de son élaboration et de son stockage.
11 Madagascar-INSTN
Chap. 3: Stockage des déchets radioactifs Partie théorique
3.2.3- L’entreposage et le stockage
Les stockages actuels sont conçus pour prendre les colis de déchets pendant une
durée limitée, quelques dizaines d'années au maximum. L’entreposage désigne une
gestion non définitive, même si elle peut être de longue durée. Il est autorisé car pendant
cette durée on peut faire des examens périodiques des déchets. Le stockage définitif est la
dernière étape d’une filière et suppose la disposition des colis.
Cela signifie naturellement que les dispositions retenues garantissent la protection
de l’homme et de l’environnement aussi bien à court qu’à très long terme.
3.3- Les radionucléides à stocker dans un site de stockage en puits [9]
Les sources radioactives scellées usées doivent être contrôlées pour éviter les dangers
sur l’homme et l’environnement. Les étapes essentielles en installant un système de
stockage intermédiaire efficace sont :
- l’établissement d’un inventaire national des sources radioactives existant dans le
pays (sources en service et hors d’usage) ;
- l’identification et le transport des sources hors d'usage aux équipements nationaux
ou régionaux pour l’entreposage à long terme (et le stockage certaine des sources de
long vie) ;
- la caractérisation des sources et la classification par catégorie pour le stockage ; et
- le traitement et l’empaquetage requis des sources pour le stockage.
Le développement national des inventaires, des identifications et des localisations des
sources [11] permettent d’obtenir le tableau ci-dessous.
Tableau 1.1 : Types et catégories des sources scellées usées à stocker dans un site
de stockage en puits. [6]
Radionucléides Activité maximale
prévue (MBq) Application Demi-vie
Catégorie 1 <100 jours
Au - 198 2,7 jours 1,5 10+03 Curiethérapie
Y-90 2,7 jours 5,0 10+02 Curiethérapie
Pd-103 17 jours 1,5 10+03 Curiethérapie
12 Madagascar-INSTN
Chap. 3: Stockage des déchets radioactifs Partie théorique
Radionucléides Demi-vie Activité maximale
prévue (MBq)
Application
Sr-89 50,5 jours 1,5 10+02 Curiethérapie
vasculaire
I-125 60 jours 1,0 10+04Dosimétrie
Ir-192 5,0 10+06 Radiographie
industrielle 74 jours
Catégorie 2 100 jours< Demi-vie> 30 ans
Po-210 138 jours Eliminateurs
statiques
Gd-153 242 jours Dosimétrie
Ru-106 1 an 5,0 10+04 Curiethérapie
Cf-252 2,6 ans 5,0 10+03 Etalonnage
Pm-147 2,62 ans 5,0 10+05 Etalonnage
Co-60 5,3 ans 5,0 10+04
Stérilisation et
conservation des
aliments
Kr-85 10,8 ans Jauge de
radioélément
H-3 12,3 ans 5,0 10+06 marqueurs
Sr-90 29 ans 5,0 10+04 Jauge de
radioélément
Cs-137 30,1 ans
Stérilisation et
conservation des 5,0 10+05
aliments
13 Madagascar-INSTN
Chap. 3: Stockage des déchets radioactifs Partie théorique
Radionucléides Activité maximale
prévue (MBq) Application Demi-vie
Catégorie 3 Demi-vie >30 ans
Ni-63 100 ans 5,0 10+02 Détecteur à capture
de négatons
Am-241/Be 433 ans 8,0 10+05 Analyse par
activation
Ra-226 1600 ans 3,7 10+03Curiethérapie
C-14 5 700 ans
Cl-36 3 E+5 ans 4,00 Etalonnage
I-129 1,6 E+7 ans 4,00 Etalonnage
3.4- Stockage définitif
3.4.1- Objectif
L'objectif du stockage définitif est de déposer des déchets radioactifs dans une endroit sûr
de telle sorte que:
- la protection de l’homme et de son environnement contre les rayonnements
ionisants issus de ces déchets soit assurée de manière durable et
- aucune charge ou obligation illégale ne soit imposée aux générations futures.
3.4.2- Principes
Pour atteindre cet objectif, il convient de respecter les principes suivants :
3.4.2.1- Principe 1
L’évacuation de déchets radioactifs ne doit mener au plus qu'à un minimum
d’exposition supplémentaire de la population aux rayonnements ionisants. Un
confinement absolu de tous les déchets radioactifs durant un temps illimité n'est pas
réalisable.
C'est la raison pour laquelle il faut réaliser un système de stockage dans un site
approprié de façon à ce que le relâchement, inévitable au cours du temps de
radionucléides dans la biosphère, reste insignifiant.
14 Madagascar-INSTN
Chap. 3: Stockage des déchets radioactifs Partie théorique
L'exposition supplémentaire de la population aux rayonnements ionisants qui en
résulte ne devra pas dépasser une limite fixée volontairement (une fraction de l'exposition
naturelle).
3.4.2.2- Principe 2
Lors du stockage de déchets radioactifs, la protection de l'environnement doit être
assurée de façon que la diversité des espèces ne soit pas mise en danger et que
l'utilisation des ressources du sous-sol ne soit pas inutilement empêchée. L’homme est
l'un des organismes vivants les plus sensibles aux rayonnements ionisants.
Si l’homme est protégé contre les rayonnements radioactifs en tant qu'individu, on
peut admettre que les autres organismes vivants le sont aussi en tant qu'espèce. La
présence de l'être humain permet de faire des analyses de sécurité.
Lors du choix de sites d’évacuation, on va ménager les ressources naturelles et
éviter dans la mesure du possible les régions dont le sous-sol renferme des substances
potentiellement utilisables comme matières premières.
3.4.2.3- Principe 3
Les doses mesurées au moment du stockage des déchets radioactifs ne doivent
être, à l'origine de risques pour l’homme et son environnement, dépasser ceux qui sont
considérés comme admissibles. Les valeurs limites admis actuellement sont tolérables à
de telles conséquences de stockage.
3.4.2.4- Principe 4
La sécurité à long terme du stockage définitif doit être assurée par des barrières de
sécurité échelonnées. La limitation du relâchement de radionucléides dans la biosphère à
partir du dépôt final doit être réalisée au moyen de barrières de sécurité. Cette limite est
différente par rapport à la limite admissible pour la surveillance et l'entretien du système
de stockage. Il faut prévoir des barrières physiques et naturelles diverses par leur nature
qui contribuent de façon échelonnée au confinement et à la conservation des
radionucléides.
15 Madagascar-INSTN
Chap. 3: Stockage des déchets radioactifs Partie théorique
3.4.2.5- Principe 5
L’entreposage rend facile la surveillance et la réparation de stockage. Il permet la
récupération des déchets qui ne doit pas écraser l'intégrité des barrières de sécurité. Les
interventions sur l’évacuation ne devraient pas être rendues impossibles.
La conception actuelle ou site d’entreposage permet en principe la récupération
des déchets qui y sont stockés, même si une telle opération implique des moyens
considérables.
3.4.2.6- Principe 6
Le mode des stockages nécessaires à l’évacuation définitif des déchets radioactifs
est un devoir retombant à la génération actuelle, laquelle profite des avantages de
l'énergie nucléaire, et ne peut pas être transférée aux générations futures. En principe, il
revient à la société de les résoudre. De là découle le devoir de trouver des solutions pour
l’évacuation des déchets radioactifs. La réalisation effective de l’évacuation peut être
différée pour des raisons techniques ou autres, mais doit être entreprise dès que les
conditions appropriées sont réunies.
3.4.3- Exigences de sécurité
Les principes énoncés ci-dessus sont des conditions nécessaires pour atteindre
l'objectif de l’évacuation des déchets radioactifs. Elles doivent être traduites en termes
d'exigences concrètes de sécurité. Les principes 1, 2, et 3 concernent la sécurité à long
terme de l’évacuation, elles peuvent formuler pour obtenir les objectifs de protection 1 et
2. Et l'objectif de protection 3 représente la traduction des principes 4, 5 et 6 qui
interdisent le transfert de charges ou obligations illimitées aux générations futures.
3.4.3.1- Objectif de protection 1
Le relâchement de radionucléides à partir d'un dépôt final scellé, ne doit à aucun
moment entraîner des doses individuelles dépassant 0,1 mSv par an.
Il se rapporte à l'évolution du système de stockage sous l'action de processus et
d'événements.
16 Madagascar-INSTN
Chap. 3: Stockage des déchets radioactifs Partie théorique
3.4.3.2- Objectif de protection 2
Le risque radiologique d’un dépôt final scellé sur un individu ne doit, à aucun
moment, dépasser 10-6 mSv par an. De façon complémentaire, il se rapporte aux
processus et aux événements dont la probabilité de réalisation est faible.
3.4.3.3- Objectif de protection 3
Après la clôture d’un stockage final, aucune mesure supplémentaire ne doit être
nécessaire à la garantie de la sécurité.
3.5- Différentes phases de vie d’un stockage [1]
On peut distinguer dans la mise en œuvre d’une installation de stockage de
déchets radioactifs trois phases de vie successive:
3.5.1- Phase d’exploitation
La phase d’exploitation (à peu près 30 ans) débute dès l’arrivée du premier colis
de déchet et se termine après la fermeture du dernier ouvrage. C'est-à-dire, cette phase se
termine si les mesures de passage en phase de surveillance sont mises en place.
3.5.2- Phase de surveillance
Elle suit la phase d’exploitation et permet de vérifier l’absence de défaillance
dans le système de confinement (pendant 10 ans). On peut diviser cette phase en deux
parties distinctes.
Première phase: Elle permet de vérifier que toutes les mesures constructives
garantissent l’innocuité de l’installation. Pour ce faire, un programme d’investigation est
mis en œuvre, ce qui nécessite la présence de personnels dans l’installation elle-même.
Cette période permet, par les mesures, de valider les calculs prévisionnels qui constituent
les résultats de l’étude de sûreté. Ce retour aux hypothèses de base constitue la garantie
de cohérence de la démarche.
Deuxième phase: Dans cette phase les contrôles de l’environnement suffisent à garantir
l’absence d’anomalie de l’installation. Si la présence de l’installation était complètement
oubliée, il n’en résulterait pas de conséquence sur l’homme et son environnement.
17 Madagascar-INSTN
Chap. 3: Stockage des déchets radioactifs Partie théorique
3.5.3- Phase de post-surveillance [1]
La phase de post surveillance correspond à l’abandon définitif de la surveillance
radiologique et chimique du site.
3.6- Réglementations
La gestion et le stockage des déchets radioactifs à Madagascar sont dirigés par la
loi n° 97-041 du 02 janvier 1998. Cette loi est relative à la protection contre les dangers
des rayonnements ionisants et à la gestion des déchets radioactifs à Madagascar.
Cette loi comporte plusieurs titres. D’après le troisième titre relatif à la gestion
des déchets radioactifs, on peut dire que les résidus d’un processus de production, de
transformation, ou d’utilisation de matières radioactives sont réputés déchets radioactifs
et ne peuvent être évacués directement dans le milieu environnant ou avec les ordures
conventionnelles (chapitre premier, article 21). Et toute importation ou toute introduction
à Madagascar de déchets radioactifs est formellement interdite (chapitre premier, article
22).
Toutes personnes physiques ou morales dont les activités génèrent des déchets
radioactifs sont responsables de ces déchets (chapitre 2, article 23). L’Etat est aussi
responsable des déchets radioactifs dont le producteur a été reconnu comme étant dans
l’incapacité de les gérer, ou a fait l’objet de retrait d’autorisation, ou n’existe plus, ou est
inconnu (chapitre 2, article 24 de la loi n° 97-041).
Aucune personne physique ou morale ne peut produire ou gérer des déchets
radioactifs sans l’autorisation écrite de l’Autorité Nationale de Protection et de Sûreté
Radiologiques (chapitre 4, article 30). L’Autorité Nationale de Protection et de Sûreté
Radiologiques est seule juge de la capacité du demandeur à gérer de manière sûre ses
déchets et de ce fait, elle accorde ou refuse cette autorisation (chapitre 4, article 31).
Le statut, la composition, les attributions et fonctionnement de l’Autorité
Nationale de Protection et de Sûreté Radiologiques (ANPSR) sont vus dans le titre 1 du
décret n° 2002-569 du 04 juillet 2002, fixant les attributions et le fonctionnement des
divers organes chargés de la protection contre les dangers des rayonnements ionisants et
de la gestion des déchets radioactifs à Madagascar.
18 Madagascar-INSTN
Chap. 3: Stockage des déchets radioactifs Partie théorique
Le décret N° 2002-1274, du 16 octobre 2002, fixant les principes généraux de la
gestion des déchets radioactifs prend aussi une grande place sur le conditionnement, la
gestion, l’entreposage, le stockage et les dispositions finales des déchets radioactifs à
Madagascar. Ce décret contient la classification des déchets radioactifs suivant leur
activité massique et leur activité journalière, les responsabilités de la gestion des déchets
radioactifs, les contrôles des déchets radioactifs et l’évacuation finale.
19 Madagascar-INSTN
Introduction Partie pratique
INTRODUCTION
Les sources radioactives sont utilisées à des buts pacifiques dans le monde entier
dans le domaine de l'industrie, de la médecine, de la recherche et de l'éducation. Elles ont
apporté des grands avantages à l'humanité, comme le traitement du cancer, le contrôle
des soudures, la stérilisation des équipements médicaux, l'exploration du pétrole et les
minerais. Beaucoup de sources appelées « sources scellées » sont radioactives, et sont
contenues dans des capsules appropriées. Quand ces sources arrivent à la fin de leurs vies
utiles, elles peuvent encore être dangereuses. Quand une source présente une fuite, le
risque principal est l'exposition au rayonnement externe.
Souvent, ces sources peuvent être retournées à leur fabricant, mais ce n'est pas
toujours le cas. Avant, le rapatriement de ces sources n’était pas envisageable. Pour les
sources plus anciennes, il est presque impossible de faire la traçabilité de ces sources. En
conséquence, beaucoup de pays possèdent des sources scellées hors d'usage dans leur site
de stockage. Une solution durable est alors exigée.
Des sources scellées usées sont encore très radioactives ou ont des demi-vies
longues, doivent être stockées dans une installation de stockage en surface. En outre,
leurs petits volumes ne sont pas compatibles à un dépôt en profondeur, et ne seront pas
rentables économiquement. Pour aborder cette question, l'AIEA a contracté le NECSA
(South African Nuclear Energy Corporation) pour développer une solution pratique de
stockage. Le résultat de ce travail est la conception d’un site de stockage en puits
(Borehole) pour les sources scellées usées. Ce type de stockage est économique puis il
garde la sûreté et la sécurité durable [13].
Nous allons étudier dans la suite de ce travail les différentes conditions exigées
pour la construction de ce type de stockage, deux lieux d’emplacement qui vérifient ces
conditions à Madagascar, les caractéristiques du puits et leur coût estimatif de la
réalisation.
Le stockage des sources scellées usées dans un site de stockage en puits possède
quatre étapes principales:
- la caractérisation et le conditionnement des sources qui nécessitent le placement des
sources scellées dans un acier inoxydable complètement soudé, ayant 3 millimètres
d’épaisseur, appelée «capsule»;
20 Madagascar - INSTN
Introduction Partie pratique
- le stockage temporaire avec sûreté et sécurité;
- la mise en conteneur des sources conditionnées pour former un colis de déchet.
Cette dernière est faite, en plaçant la capsule dans un cylindre en acier inoxydable
de 6 mm d’épaisseur, soudé par le haut et plongé dans du béton fondu dans le conteneur.
Le tout est soudé par un couvercle et
- le stockage dans un puits (Borehole) [22].
Ces activités doivent être effectuées dans une installation spécialement équipée
pour la manutention et la manipulation des sources radioactives. La réalisation de toutes
ces étapes exige l’utilisation des nouvelles techniques et des équipements portatifs [16],
comme les débitmètres et les contaminamètres.
21 Madagascar - INSTN
Chap. 1: Choix et caractérisation d’emplacement Partie pratique
Chapitre 1- CHOIX ET CARACTERISATION D’EMPLACEMENT
Pour la construction d’un site de stockage en puits, on doit faire plusieurs études.
Le site doit vérifier les conditions suivantes:
1.1- Conditions géologiques [21]
Les régions concernées doivent avoir une:
- basse activité tectonique et séismique, c'est-à-dire, pour éviter le danger et assurer
l’isolement de système de stockage en puits, on prévoit une installation sur une
région qui n’a pas de cassure, d’activité séismique ou volcanique.
- type géologique simple, c'est-à-dire, absence de complexité géologique.
Le stockage doit être dans une gamme de différentes lithologies, exemple: arénacé,
argileux et cristallin.
Il faut éviter les emplacements près des eaux potables ou des ressources minérales.
C'est-à-dire, limiter le risque d'intrusion humaine.
1.2- Conditions géomorphologiques
Le site de stockage en puits ne doit être situé dans un secteur qui est assujetti ou
soumis à des processus géomorphologiques limités (inondation, érosion, terre à forte
inclinaison), car ils affectent la capacité d’isoler le système de stockage des sources
scellées usées;
Il ne faut pas localiser la partie active du système de stockage en puits au-dessous de
la base locale d'érosion.
1.3- Conditions hydrogéologiques
On peut faire le stockage sur des régions ayant une caractéristique hydrologique
simple. Sinon, la spécification de lieu d’emplacement est difficile.
On étudiera aussi la saturation ou l’insaturation en eau de la région car il peut
provoquer l’altération qui affecte l’isolement et la retenue des radionucléides.
22 Madagascar - INSTN
Chap. 1: Choix et caractérisation d’emplacement Partie pratique
1.3.1- Zone saturée
Elle est caractérisée par la présence des eaux souterraines comme vecteur
potentiel. Le temps de déplacement est déterminé par la conductivité hydraulique, le
gradient hydraulique et la porosité.
L’existence de taux élevé de chlorure aux emplacements profonds est un
indicateur de faible mouvement des eaux souterraines.
L’emplacement dans des zones saturées peut entraîner la dispersion du contenu
du stockage. Le mécanisme utile pour atténuer l'impact des barrières, une fois associées
de stockage particulière, commence à échouer et la migration de quelques radionucléides
est inévitable. Le stockage dans la zone saturée donne également des résultats
acceptables.
1.3.2- Zone non saturée
Elle est caractérisée par un faible mouvement des eaux souterraines. Le temps de
déplacement est déterminé par le taux auquel l'eau se déplace dans la zone non saturée
(taux de percolation). Le taux de percolation dépend de la vitesse d'infiltration de l’eau
de pluie, de la conductivité hydraulique du sol et du contenu d’humidité.
Le coefficient d’évapotranspiration est supérieur au coefficient de précipitation.
Elle se trouve sur une zone peu profonde. Le stockage dans une zone non saturée
est considéré comme acceptable.
1.4- Conditions géochimiques
Les conditions géochimiques qui pourraient altérer le stockage devraient
généralement être évitées.
Exemples: les eaux souterraines composées des sulfates peuvent mener à la
dégradation plus rapide du béton (fait à partir du ciment ordinaire type Portland), les
concentrations élevées en chlorure pourraient favoriser la corrosion d'acier inoxydable,
la concentration élevée en calcium pourrait causer la dégradation physique du béton.
23 Madagascar - INSTN
Chap. 1: Choix et caractérisation d’emplacement Partie pratique
Pour la plupart des systèmes de stockage, l'approche de multi barrière assure un
niveau approprié de la sûreté, même lorsque la dégradation rapide des barrières est
assurée.
La réduction des conditions peut être avantageuse, exemple: elle favorise la limitation
de sorption et de solubilité de certains radionucléides.
1.5- Conditions météorologiques
1.5.1- Climat
Le climat d’une région, peut dépendre des taux de lixiviation, des débits d’eaux
souterraines, et des taux d’inclinaison.
On peut estimer trois types de climat:
- semi-arides,
- de façon saisonnière humide et
- humide.
Les doses mesurées sur l’exposition externe dans les systèmes semi-arides et de
façon saisonnière humides sont acceptables.
Les systèmes humides avec un géosphère ayant une perméabilité élevée sont
acceptables.
Les conditions météorologiques se basent aussi à la compréhension de la
percolation, de l’écoulement d’eaux souterraines, et des taux élevés associés à la terre de
grande pente.
1.6- Conditions démographiques
On a évalué la gamme des activités des populations sur une région concernée qui
pourraient risquer l'isolement et les possibilités de retenue des champs proches.
Exemples:
- l’exploitation de bétail et de récolte,
- les habitations,
- la pêche.
24 Madagascar - INSTN
Chap. 1: Choix et caractérisation d’emplacement Partie pratique
L’exigence ci-dessous est utile pour limiter l’activité.
- On ne devrait pas choisir des emplacements qui sont dans des secteurs urbains ou
sur les franges d'augmenter des secteurs urbains, car ils limitent le risque d'intrusion
humaine.
-il faut éviter l'emplacement près d’une borne fontaine, des secteurs religieux ou
historiques, secteurs politiquement sensibles et sur les lieux difficiles à accéder.
Écologie
Le site de stockage ne doit pas être installé dans une zone réservée (parc
national).
En cas de non respect de ces conditions, les types des réactions suivantes peuvent
apparaitre entre les colis des déchets et la surface interne du puits.
1.7- La sorption
1.7.1- Définition [9]
La sorption est un terme qui généralise les réactions suivantes:
- réactions d'échange ionique,
- absorption,
- adsorption,
- réaction non chimique.
1.7.1.1- Réactions d'échange ionique [5] Définition: Le procédé d'échange ionique peut donc être défini comme un
échange réversible d'ions, entre un solide et un liquide, échange qui s'effectue sans
modification substantielle de la structure du solide appelé: résine.
Principe: L'échange d'ions est un procédé dans lequel les ions d'une certaine
charge contenus dans une solution (ex: cations) y sont éliminés par adsorption sur un
matériau solide (l'échangeur d'ions) pour être remplacés par une quantité équivalente
d'autres ions de même charge émise par le solide. Les ions de charge opposée ne sont pas
affectés.
Echangeur d'ions: l'échangeur d'ions est une substance solide qui, placée dans un
liquide, a la faculté de libérer des ions ou de fixer les ions contenus dans ce liquide.
25 Madagascar - INSTN
Chap. 1: Choix et caractérisation d’emplacement Partie pratique
Résines: Les résines synthétiques sont des édifices macromoléculaires formés par
la polymérisation de certaines substances. L'ensemble forme un squelette sur lequel on
peut procéder à la réticulation de groupes chimiques, puis greffer des molécules
fonctionnelles diverses.
Les propriétés générales des résines sont:
- le taux de réticulation,
- la porosité du squelette (existence de canaux, de pores de tailles définies variables
suivant leur type),
- la stabilité et longévité (qualité du squelette à rester stable et durable, en gardant sa
capacité d’échange : dégradation due à la chaleur et à la lumière, etc.),
- la densité,
- la granulométrie (en général, de 0,3 à 1 mm ; diamètre moyen : 0,6 – 0,7),
- la rétention d'humidité (influe sur le gonflement de la résine lorsqu'elle est
immergée),
- la sélectivité (distingue les résines en fonction de leur disposition à fixer certains
ions),
- la capacité d'échange (la quantité d'ions qui peut fixer une masse ou un volume
donné, souvent exprimée en équivalent par litre de résine) et
- la perte de charge et l'expansion.
Réactions d'échanges: Les réactions d'échange d'ions sont régies par la loi des
équilibres chimiques c'est - à - dire qu'elles se déroulent jusqu'à ce que les concentrations
des divers ions atteignent certaines proportions précises.
La structure moléculaire des résines comporte des radicaux (R) acides ou
basiques sur lesquels les ions fixés, cations (C+) ou anions (A-) sont susceptibles d'être
remplacés par certains ions (B) de même charge électrique, d'une solution aqueuse.
R A B R B A+ − + + −⎡ ⎤ ⎡ ⎤− + → − +⎣ ⎦ ⎣ ⎦− (1-1)
Exemple:
- Soit une résine cationique carboxylique: [R-- CO2H], (CO2H ou COOH: radical
carboxyle, acide faible)
26 Madagascar - INSTN
Chap. 1: Choix et caractérisation d’emplacement Partie pratique
- Principaux cations présents dans l'eau: Ca2+, Mg2+, Na+, etc. Notons B+,
- Principaux anions présents dans l'eau: HCO3-, Cl-, SO4
2-, NO3- . Notons B-.
Nous avons:
(1-2) Résine eau ions fixés ions libérés
1.7.1.2- Absorption
L’absorption est un phénomène, par lequel les molécules absorbées sur une
surface s'en détachent, notamment sous l'action de l'élévation de la température ou de la
baisse de pression.
Elle consiste à joindre la molécule absorbée par une autre ce qui entraîne la
disparition de cette dernière par transformation ou modification chimique.
1.7.1.3- Adsorption
L’adsorption est un phénomène de surface par lequel des molécules de gaz ou de
liquides se fixent sur les surfaces solides des adsorbants selon divers processus plus ou
moins intenses. C’est l’opposé de l’absorption alors que dans l'adsorption, la molécule
adsorbée n'est pas dégradée et demeure dans sa forme originale, mais n'est plus en
suspension dans le solvant.
1.7.1.4- Réaction non chimique
La réaction non chimique est une transformation de la matière sans casser les
liaisons entre les atomes. Elle entraîne la destruction progressive de deux ou plusieurs
matières en contact.
1.7.2- Cinétique de sorption
Lorsque l’équilibre de sorption n’est pas réalisé instantanément, on caractérise la
vitesse avec laquelle le mélange évolue vers l’équilibre par une relation dénommée:
cinétique de sorption ou cinétique d’échange. Dans ce cas, la cinétique est dite non
instantanée par opposition à la cinétique instantanée pour laquelle l’équilibre est atteint
immédiatement.
27 Madagascar - INSTN
Chap. 1: Choix et caractérisation d’emplacement Partie pratique
La cinétique de sorption est dite réversible lorsque la loi d’échange reste valable
quel que soit le sens d’évolution du système. Elle peut être irréversible dans d’autre cas.
1.7.3- Détermination du coefficient de sorption
On met une certaine masse de sol Ms dans une solution de concentration initiale
C0 et de volume V. On mesure la variation de concentration de l’élément chimique dans
la solution avec le temps.
Considérons la figure suivante.
C0Cf
Masse Ms du sol sec Solution de volum
e V
Figure 2.1 : Variation de concentration de l’élément chimique dans la solution avec le
temps
Initialement nous avons C0 x V gramme de solution pour une masse Ms de sol sec.
Au temps tf, il reste Cf x V gramme de solution.
Le coefficient de sorption Cs est donné par la relation :
( )0 fS
f S
C C VC
C M−
= (1-3)
Où C0: la concentration initiale de solution (g l-1)
Cf: la concentration finale de solution (g l-1)
V: Volume de la solution (l)
MS: Masse du sol (g)
Cs: Le coefficient de sorption (g l-1)
28 Madagascar - INSTN
Chap. 1: Choix et caractérisation d’emplacement Partie pratique
1.8- La corrosion
1.8.1 Définition [9]
La corrosion désigne l’ensemble des phénomènes d’oxydation qui entraîne la
destruction lente, progressive et spontanée des métaux et de leurs alliages, sous
l'influence de réactifs gazeux ou en solution.
La corrosion est un domaine bien plus vaste qui touche toutes sortes de matériaux
(métaux, céramiques, polymères) dans des environnements variables (milieu aqueux,
atmosphères, hautes températures).
En général, on peut classer la corrosion en deux types:
- Corrosion sèche: le métal est attaqué par un gaz (les agents oxydants ne sont pas en
solution).
Par exemple:
2 2Fe Cl FeCl+ → (1-4)
- Corrosion humide: elle se produit en présence d’une solution.
1.8.2- Phénomène de corrosion
La corrosion est un processus électrochimique. Fondamentalement, il existe deux
types de réaction: la réaction d’oxydation et la réaction de réduction.
Dans ces deux réactions, l’écoulement des négatons doit être en équilibre.
D’ailleurs, le produit de corrosion peut être encore formé à la troisième place, et entraîne
la corrosion localisée.
1.8.3- Evolution de corrosion localisée
On peut représenter, ci-dessous, l’évolution de la corrosion localisée.
29 Madagascar - INSTN
Chap. 1: Choix et caractérisation d’emplacement Partie pratique
Figure 2.2 : Evolution de la corrosion localisée.
1.8.3.1- Forme de corrosion localisée La corrosion localisée peut se présenter sous les formes suivantes:
- Corrosion piquetée: c’est une corrosion bornée produite de corrosion par saleté,
- Corrosion de crevasse: c’est la corrosion sous forme d’une fente préexistante,
- Corrosion par microbes induites (MIC). (Par exemple: membrane microbienne),
- Corrosion sous tension (CST): cette corrosion se développe normalement à partir d'un
puits ou d’une crevasse.
1.8.3.2- Conditions pour éviter la corrosion localisée
Si localisée, la corrosion est évitable. Citons, par exemple, des conditions pour éviter
la corrosion localisée:
- Conditions anaérobies: le taux de corrosion uniforme trop bas à soutenir a localisé
la corrosion (la radiolyse);
- Chlorure tolérable en eaux souterraines: la concentration de chlore est inférieure à
1000 ppm par minute à pH neutre (pH = 7) et inférieure à 10 000 ppm par minute à
haut pH (milieu basique);
- Propriétés concrètes souhaitables: c'est-à-dire ayant du pH élevé et de perméabilité
non importante.
30 Madagascar - INSTN
Chap. 1: Choix et caractérisation d’emplacement Partie pratique
1.9‐ La solubilité
La solubilité S d'un composé ionique ou moléculaire appelé: soluté, est la quantité
maximale de moles de ce composé que l'on peut dissoudre ou dissocier à une température
donnée, dans un litre de solvant. Elle s’exprime en mol.L-1.
Le solvant le plus courant est l'eau. Le soluté peut être un gaz (exemple: air dans
l'eau), un liquide (exemple: alcool dans l'eau) ou un solide (exemple: sel de cuisine NaCl
dans l'eau). L'eau est l'un des solvants les plus efficaces pour dissoudre les composés
ioniques ou polaires.
Soit la réaction de dissolution suivante:
n qq nSM X qM nX+ −+ → + (1-5)
nM + est un ion chargé positivement; charge: +n e (c’est, par exemple, un cation
métallique) et qX − est un anion (ion chargé négativement); il est échangé entre le cation
et le solide.
Dans le cas d'un composé solide ionique, la constante d'équilibre de la réaction de
dissolution est appelée: produit de solubilité et est notée: ( )SK T .
Le produit de solubilité ( )SK T de solide q nSM X est:
( ) n qq nSK T X M− +⎡ ⎤ ⎡ ⎤= ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ (1.6)
Les expressions et nqX −⎡ ⎤⎣ ⎦qnM +⎡ ⎤⎣ ⎦ correspondent aux activités des espèces
ioniques. Aux faibles concentrations, on peut confondre activité et concentration.
( )SK T est sans dimension. Elle ne dépend que de la température T et en général
elle augmente avec celle-ci. La solubilité S est fonction de ce produit de solubilité et
varie dans le même sens.
La limitation de solubilité S est basée sur les paramètres ci-dessous:
- le haut pH (milieu basic), réduit la solubilité des actinides et
- le bas potentiel redox induit la spéciation inférieure de valence.
31 Madagascar - INSTN
Chap. 2: Lieu d’emplacement d’un site de stockage acceptable à Madagascar Partie pratique
Chapitre 2- DEUX LIEUX D’EMPLACEMENT D’UN SITE DE
STOCKAGE ACCEPTABLE A MADAGASCAR
2.1- A Ankazobe [20]
2.1.1- Situation géographique
2.1.1.1- Situation
La coupure Ankazobe se situe sur les hauts plateaux latéritiques du centre de
Madagascar. Elle appartient au District d’Ankazobe, région d’Analamanga, à 100 km
environ au Nord-Ouest de la capitale. On y accède par la route nationale n°4.
2.1.1.2- Relief
Le relief du pays est étroitement lié aux caractères pétrographiques et structuraux du
substratum. Le plateau du Tampoketsa occupant le centre de la feuille est constitué par
une épaisse lame granitique subhorizontale où l’érosion est relativement sans effet. Il
correspond à une partie plaine à altitude oscillant entre 1550 m et 1660 m, avec une
légère pente vers le Nord (tous les cours d’eau du secteur coulent vers le Nord) dominant,
par un abrupt de 300 m à 400 m, les basses régions environnantes.
La partie Ouest de la feuille forme un couloir dépressionnaire à relief mou constitué
de migmatite gneissique plus altérable.
La zone amphibolique orientale à substratum de gneiss micacés présente un ensemble
de petites collines latéralisées à vallées profondes et étroites. L’érosion y est très active
donnant au paysage un relief déchiqueté rongé par de nombreux trous.
2.1.1.3- Réseau hydrographique
Il appartient aux bassins versant de la Betsiboka à l’Est et de l’Ikopa à l’Ouest. La
ligne de partage des deux bassins suit l’axe de la feuille.
32 Madagascar - INSTN
Chap. 2: Lieu d’emplacement d’un site de stockage acceptable à Madagascar Partie pratique
2.1.1.4- Carte topographique d’Ankazobe
Figure 2.3 : Carte topographique d’Ankazobe
33 Madagascar - INSTN
Chap. 2: Lieu d’emplacement d’un site de stockage acceptable à Madagascar Partie pratique
2.1.2- Géologie
La région d’Ankazobe, par ses nombreuses pegmatites généralement minéralisées, a
beaucoup attiré les géologues et prospecteurs. La géologie de secteur est donc de ce fait
relativement bien connue. Nos levées récentes n’ont pas mentionné de nouveaux faits
importants. Toutefois des précisions sur la structure des différentes unités géologiques
ont été apportées.
Les formations géologiques comprennent:
- Une série supérieure comportant des gneiss amphiboliques, gneiss à 2 micas à
intercalations de quartzites, amphibolites, schistes verts;
- Une série inférieure comprenant des migmatites et migmatites granitoïdes à
amphibole ou biotite prédominante. L’orthite est fréquente.
L’ensemble s’intègre dans un vaste anticlinal symétrique subméridien à large courbure
dont le cœur est occupé par les migmatites granitoïdes.
2.1.2.1- Série supérieure (Série amphibolique d’Andranomiady)
Elle borde la zone orientale de la feuille avec une largeur de 3 km à 7 km et prend
son maximum de développement dans la feuille Ambatomanoina immédiatement à l’Est.
La série est caractérisée par la fréquence des gneiss à 2 micas avec de nombreuse sous
couches, de bancs et lentilles de quartzite à migmatite, amphibolites à hornblende,
schistes verts. Elle inclut également le petit massif de gabbro dioritique de Marovotry et
de minuscules pipes de péridotites serpentinisées dont les caractères pétrographiques et
les conditions de gisement sont analogues aux affleurements de l’observatoire
d’Antananarivo. Elle appartient au vaste synclinorium des formations d’Andriamena.
2.1.2.2- Série inférieure
Elle comprend les migmatites granitoïdes du Tampoketsa et les migmatites
embréchitiques qui les contournent.
Les migmatites granitoïdes couvrent tout le plateau du Tampoketsa en dehors duquel
elles se présentent en lames granitiques d’épaisseur variable, inter-stratifiées dans les
gneiss ou migmatites. Elles apparaissent toujours en anticlinal formant ainsi l’assise des
migmatites et des gneiss.
34 Madagascar - INSTN
Chap. 2: Lieu d’emplacement d’un site de stockage acceptable à Madagascar Partie pratique
Le terme de migmatite granitoïde a été pris et décrit pour la première fois par R.
LAUTEL en 1950. Il attribue ce terme à des roches possèdent une structure grenue
imbriquée à large résidu granoblastique. Quand l’apport devient prépondérant et que sur
l’affleurement, la texture prend une allure granitique par un estompage des lits
ferromagnésiens on a, au microscope, la mise en place de la structure imbriquée à large
résidu granoblastique.
Les migmatites bordent, d’une façon continue, les granites auxquels elles passent
insensiblement. Ce sont des migmatites schisteuses embréchitiques à biotite ou
amphibole ou les deux à la fois, en proportion variable souvent avec un peu d’orthite.
Des passages plus gneissiques à sillimanite et graphite s’observent dans le synclinal de
Maroparasy. Les charnockites sont fréquentes.
Latérite. Seul le plateau du Tampoketsa présente des phénomènes de
latéritisation aboutissant à la formation de cuirasse latéritique vraie et de concrétion
pisolitique. Sur le reste de la région, on a plutôt affaire à des formations d’argiles
latéritiques formant d’épaisses couvertures dépassant parfois 20 m semblables à ce que
l’on rencontre dans tout Madagascar.
35 Madagascar - INSTN
Chap. 2: Lieu d’emplacement d’un site de stockage acceptable à Madagascar Partie pratique
2.1.2.3- Esquisse géologique
Figure 2.4: Esquisse géologique d’Ankazobe
36 Madagascar - INSTN
Chap. 2: Lieu d’emplacement d’un site de stockage acceptable à Madagascar Partie pratique
2.1.3- Tectonique
Les schistes cristallins de la région forment un vaste anticlinal symétrique Nord-
sud à large zone d’horizontalité et à plongements généralement faibles. L’axe de ce dôme
anticlinal passe par le plateau du Tampoketsa. La cour est occupée par les migmatites
granitoïdes qui forment l’assise des migmatites et des gneiss qui les contournent plus ou
moins fidèlement. Le flanc Est est constitué par la zone amphibolique qui appartient au
synclinorium de la série d’Andriamena. Des petits sillons synclinaux séparés par une
petite ride anticlinale ont été relevés dans le Nord-ouest et le long de la bordure Ouest de
la feuille.
La tectonique cassante est marquée par des failles à faible rejet. Ces cassures
diversement orientées ont été mises en évidence par photo-interprétation et confirmées
sur le terrain par la présence des mylonites et des zones rubéfiées ou broyées.
2.1.4- Hydrologie [8]
Les normales de précipitation (en mm et 1/10) de la région d’Ankazobe sont
données dans le tableau suivant:
Tableau 2.1: Normale de précipitation (en mm et 1/10) de la région d’Ankazobe
Mois J F M A M J J A S O N D
Normales
(mm) 316,0 244,4 201,1 64,8 16,5 10,3 11,6 9,0 7,5 67,2 198,8 282,9
Nombre
des jours
de la pluie
15,7 13,6 11,9 6,1 2,4 1,1 1,5 1,3 1,3 5,7 12,0 15,5
Lieu de mesure: station Ankazobe.
Latitude: 18°19’S: longitude: 47°07’E; altitude: 1225 m
37 Madagascar - INSTN
Chap. 2: Lieu d’emplacement d’un site de stockage acceptable à Madagascar Partie pratique
Ces normales des précipitations sont la moyenne des valeurs de précipitations
détectées sur cette station pendant les années 1961 – 1990 (30 ans), les unités sont le mm.
Et le nombre de jour de la pluie est aussi la moyenne du jour dans laquelle on est en
présence de pluie.
La variation des normales par mois est représentée dans la figure suivante:
Figure 2.5: Courbe de précipitation d’Ankazobe.
D’après cette figure, la précipitation est beaucoup plus élevée aux mois de
janvier, décembre et plus petite au mois de septembre. Pendant les mois de mai, juin,
juillet, août et de septembre, elle reste faible (entre 16,5 mm et 7,5 mm). Aux mois de
mars et de novembre, les précipitations sont sensiblement égales. Il en est de même pour
les mois d’avril et d’octobre. Donc la précipitation de la région d’Ankazobe appartient à
la catégorie appelée: « climato ». Les normales des précipitations sont proportionnelles
au nombre de jours de la pluie.
2.1.5- Conclusion
D’après l’étude géologique de la région d’Ankazobe ci-dessus, la zone admissible
pour la réalisation d’un site de stockage en puits est le plateau de Tampoketsa. Il occupe
le centre de la feuille à altitude oscillant entre 1550 m et 1660 m, avec une légère pente
vers le Nord. Cette zone est constituée par une épaisse lame granitique sub-horizontale
ou l’érosion est relativement sans effet. La formation géologique de ce plateau se situe à
la série inférieure.
38 Madagascar - INSTN
Chap. 2: Lieu d’emplacement d’un site de stockage acceptable à Madagascar Partie pratique
2.2- A Fanjakana [18]
2.2.1- Situation géographique
2.2.1.1- Situation
La région étudiée appartient au domaine des hauts plateaux non loin de l’arête faîtier
de massif central de l’île. Elle est située à 327 km à vol d’oiseau au Sud-sud-ouest
d’Antananarivo, dans la région de Haut Matsiatra. Elle couvre une superficie d’environ
1380 km2. La région est constituée par un ensemble montagneux dont les altitudes
oscillent entre 820 m (point le plus bas, correspondant au lit de la Matsiatra) et 1741 m
(point culminant au massif quartzitique de Vohitrakanga dans la zone Nord-ouest).
2.2.1.2- Hydrographie
Le réseau hydrographique dépend entièrement du versant canal de Mozambique.
Quatre grands bassins partagent l’ensemble de la région, du Sud au Nord:
- le bassin de la Matsiatra: qui occupe le 1/3 Sud-ouest de la carte. Le fleuve traverse
le secteur, suivant la direction Sud-est Nord-ouest,
- le bassin de la Fanindrona: qui draine le centre et le centre Est,
- le bassin de Manadriana: qui intéresse une partie du centre et toute la zone Nord-est,
- le bassin de la Vodirandrana: qui correspond au secteur Nord-ouest de la carte.
2.2.1.3- Climatologie
Puisque la région se situe à proximité de l’arête du massif central de l’île, le climat se
caractérise par un hiver très froid souvent avec, brouillard épais qui ne se dissipe que très
tard dans la matinée. On note parfois du crachin accompagné ou non d’un petit vent. A ce
temps plus ou moins sec qui s’étend d’avril à octobre, avec basses températures en
juillet-août, s’oppose la saison des pluies sous des températures relativement élevées.
39 Madagascar - INSTN
Chap. 2: Lieu d’emplacement d’un site de stockage acceptable à Madagascar Partie pratique
2.2.1.4- Végétation
La forêt est totalement absente. Aucune forêt-galerie ne peut être signalée. Un peu
partout, des reboisements anciens donnent de jolis boqueteaux d’eucalyptus et de
mimosas ou de pins.
2.2.1.5- Carte topographique de Fanjakana
Figure 2.6 : Carte topographique de Fanjakana
40 Madagascar - INSTN
Chap. 2: Lieu d’emplacement d’un site de stockage acceptable à Madagascar Partie pratique
2.2.2- Géologie
La région, considérée comme appartenant au système du graphite, groupe les
ensembles géologiques suivants:
- les schistes cristallins,
- les migmatites,
- les roches éruptives et
- les formations superficielles.
2.2.2.1- Schistes cristallins – Gneiss
Les gneiss constituent essentiellement le quart Nord de la carte et occupent les
secteurs Nord-est d’Ambohinamboarina. Ailleurs, ils forment, au sein des migmatites
granitoïdes, des roches blanches peu épaisses, de l’ordre de 500 m à 1 km, qui
s’allongent sur plusieurs kilomètres de long. Ils présentent généralement une allure
légèrement migmatique et se trouvent souvent dans un stade d’altération poussée.
Les gneiss sont connus dans la basse vallée de la Sahamandresy où ils tendent à
passer à des migmatites gneissiques au Sud-est du massif de l’Ankarinoro, sur le flanc
Ouest de l’Antsidintsidina ainsi qu’au Nord d’Ambalavao où ils forment la partie Est du
Vohimanombo et viennent buter au massif granitique de l’Ambohitenakoho et de
l’Ambohimandroso près du village de Lavavilona.
2.2.2.2- Migmatites
Les migmatites constituent les formations principales des ¾ Sud de la coupure. Elles
comprennent des migmatites schisteuses, des migmatites à faciès leptynitique et des
migmatites granitoïdes et granites migmatitiques associés.
Dans ce secteur, le socle correspond à des roches essentiellement gneissiques avec,
au centre et à l’Ouest, des bancs de quartzites et de micaschistes plus ou moins
développés. Les 2/3 Sud montrent un ensemble migmatique comprenant des migmatites
schisteuses, des migmatites oeillées, et migmatites granitoïdes à faciès légèrement
leptynitique, et principalement des migmatites granitoïdes et granites migmatitiques
associés qui occupent la majeure partie de la région étudiée.
41 Madagascar - INSTN
Chap. 2: Lieu d’emplacement d’un site de stockage acceptable à Madagascar Partie pratique
Dans ces migmatites s’observent une roche blanche d’extension variable, des
quartzites, des micaschistes et des gneiss. Les pyroxénites et épidotites ne constituent
que des affleurements rares. La formation syénitique est unique. De nombreux bancs
de cipolins ont été rencontrés en particulier dans le quart Sud-est de la carte. La
granitisation est développée et se manifeste un peut partout. On connaît des granites à
grains moyens ou grossiers sous forme de massifs plus ou moins importants, des
granites porphyroïdes, des granites migmatitiques et des granites filoniens parfois à
faciès Ambatomiranty. Des intrusions basiques ont donné formations de diorites, de
gabbros et d’ortho pyroxénites.
42 Madagascar - INSTN
Chap. 2: Lieu d’emplacement d’un site de stockage acceptable à Madagascar Partie pratique
2.2.2.3- Esquisse Géologique
Figure 2.7 : Esquisse géologique de Fanjakana.
43 Madagascar - INSTN
Chap. 2: Lieu d’emplacement d’un site de stockage acceptable à Madagascar Partie pratique
2.2.3- Hydrologie [8]
Les normales de précipitations de Fanjakana, c'est-à-dire les valeurs moyennes
des précipitations obtenues pendant 30 ans (1951 - 1980), sont représentées dans le
tableau ci-dessous.
Tableau 2.2: Normales de précipitations (en mm et 1/10) de la région de Fanjakana
Mois J F M A M J J A S O N D
Normales
(mm) 297,6 239,0 175,3 36,3 9,2 5,0 7,7 5,4 12,6 52,0 120,0 279,5
Nombre de
jours de
pluie
16,0 14,5 10,9 3,2 1,2 1,0 1,2 0,9 1,6 5,2 9,0 16,5
Le nombre de jour de pluie est la moyenne de nombre de jour, dans chaque mois
pendant 30 ans.
Figure 2.8: Courbe de précipitation de Fanjakana.
44 Madagascar - INSTN
Chap. 2: Lieu d’emplacement d’un site de stockage acceptable à Madagascar Partie pratique
La précipitation est plus élevée aux mois de janvier et de décembre puis très
faible aux mois de juin et d’août. Le nombre de jours de la pluie maximum est de
16,5. Ceux-qui correspondent au mois de décembre. La précipitation de la région de
Fanjakana appartient donc à la catégorie appelée: « climato ».
2.2.4- Conclusion
D’après les caractéristiques géologiques ci-dessus, on peut réaliser un site de
stockage en puits sur le plateau de l’Imanody et d’Ambohimena. Ils se situent sur la zone
Nord-ouest de la carte et couvre le quart de la surface. L’ensemble géologique
constituant ces plateaux est le schiste cristallin.
Pour ces deux lieux admissibles, le plus efficace est de réaliser un site de stockage
en puits sur le plateau de Tampoketsa (Ankazobe). Ce lieu est plus proche de la ville
d’Antananarivo et facile à accéder par rapport à l’autre.
45 Madagascar - INSTN
Chap. 3: Etude de faisabilité d’un site de stockage en puits à Madagascar Partie pratique
Chapitre 3- ETUDE DE FAISABILITE D’UN SITE DE STOCKAGE
EN PUITS A MADAGASCAR
Madagascar utilise des sources radioactives scellées dans plusieurs secteurs
(médecine, recherche, industrie, etc.), il peut aussi produire des déchets. Pour protéger
l’homme et l’environnement, on a besoin de stocker ces déchets. On pourra mettre en
place un site de stockage dit: site de stockage en puits (Borehole).
3.1- Les sources scellées usées existant à Madagascar [19]
3.1.1- Liste des sources scellées usées
La plupart des sources scellées usées à Madagascar sont:
- le cobalt 60 (Co-60),
- le radium 226 (Ra-226),
- le césium 137 (Cs – 137),
- le strontium 90 (Sr-90) et
- l’américium 241/béryllium (Am-241/Be).
3.1.2- Inventaire des sources scellées usées
Les inventaires des sources scellées usées à Madagascar sont présentés dans le
tableau suivant:
Tableau 2.3: Inventaire des sources scellées usées à Madagascar [19]
Radionucléide Pays
d’origine Constructeurs Utilisateurs Utilisations
Dose à la surface (µSv/h)
Nombre
France CEA CHU-HJRA
Antananarivo Téléthérapie 25 1
Norvège NORATOM LRI
Antananarivo Irradiateur agriculture
1
Danemark Ginge Brand SECREN Jauge de niveau
450 2
Cobalt 60 (Co – 60)
Allemagne Berthold Galana
raffinerie Jauge de niveau
10 3
46 Madagascar - INSTN
Chap. 3: Etude de faisabilité d’un site de stockage en puits à Madagascar Partie pratique
Radionucléide Pays
d’origine Constructeurs Utilisateurs Utilisations
Dose à la surface (µSv/h)
Nombre
France CEA 56 Inconnue Inconnue
CHU-HJRA Antananarivo
Curiethérapie 8.3 5 Radium 226
(Ra – 226) Inconnue Inconnue
LRI Antananarivo
Détecteur de minerais
90 11
Césium 137 (Cs-137)
Inconnue Inconnue LRI
Antananarivo Inconnue
Plus de 200
4
Strontium 90 (Sr-90)
Allemagne Inconnue CHU-HJRA
Antananarivo Standard 26 4
France CEA,
Cadarache LRI
Antananarivo Sonde
d’humidité Plus de
200 20
Américium 241/ Béryllium (Am-241/Be) Allemagne/
Hongrie Inconnue LPNPA
Université d’Antananarivo
Analyse/ Sonde
d’activité 2730 2
Iridium 192 (Ir-192)
Inconnue Inconnue LRI
Antananarivo Inconnue 16 1
Radium/ Béryllium (Ra-Be)
Inconnue Inconnue LRI
Antananarivo Inconnue 70 6
Sources scellées
Inconnue Inconnue LPNPA
Université d’Antananarivo
Recherche 10 110
3.2- Caractéristiques du site [9], [13]
Le site de stockage en puits, pour les sources scellées usées existant à
Madagascar, est caractérisé par:
3.2.1- Profondeur
Un site de stockage en puits a, à peu près, 100 m de profondeur. Le puits sera
construit avec la même technique que le forage de l’eau ou l’exploration de pétrole. Il
sera guidé en profondeur par un long tube en acier ou en polyéthylène de haute densité.
47 Madagascar - INSTN
Chap. 3: Etude de faisabilité d’un site de stockage en puits à Madagascar Partie pratique
On peut représenter dans la figure suivante l’appareil utilisé pour le forage:
Figure 2.9 : Appareil de forage d’un puits
Par la suite, du béton sera versé entre le guide central et la roche avoisinante.
Le but de l’utilisation du guide est de faciliter le processus de mise en place des colis,
spécialement pour le soutien du mur de forage. La base du puits est formée par une dalle
en béton. Une fois, le béton coulé et asséché, un bloc de remblai de béton est placé au
fond du puits. Le premier colis de déchet est déposé par la suite. Un deuxième remblai de
béton sera versé dans le puits. Le processus se répète jusqu’à ce que tous les colis soient
mis en place. Le dernier colis doit se situer à, au moins, 30 m de la surface pour éviter
l’intrusion humaine.
Quand tous les colis sont en place, une plaque déflectrice en acier est placée à 2 m
de la surface. Le reste est rempli par du sol local.
48 Madagascar - INSTN
Chap. 3: Etude de faisabilité d’un site de stockage en puits à Madagascar Partie pratique
Considérons la figure ci-dessous:
Figure 2.10: Mode de stockage dans un puits
La sûreté de stockage en puits ne dépend pas de la profondeur. La profondeur est
proportionnelle au coût. Donc on peut étudier la profondeur du lieu de construction et le
budget de réalisation.
Le stockage en profondeur nous donne une stabilité chimique et physique. Elle
favorise aussi l’isolement et la retenue. Le stockage est exigé pour limiter ou réduire la
probabilité de l’intrusion humaine.
49 Madagascar - INSTN
Chap. 3: Etude de faisabilité d’un site de stockage en puits à Madagascar Partie pratique
3.2.2- Diamètre
Pour les pays en voie de développement, le besoin est d’avoir des sites de
stockage de petit volume, technologiquement simple et économique. Le diamètre du site
peut être compris alors entre 0,25 et 0,5 m.
Lors de la construction on a besoin de ciment, de fer rond pour former des bétons
armés aux alentours du forage. La figure suivante représente la forme du site de stockage
en puits.
Figure 2.11: Site de stockage en puits.
50 Madagascar - INSTN
Chap. 3: Etude de faisabilité d’un site de stockage en puits à Madagascar Partie pratique
3.2.3- Dimension
La dimension d’un site de stockage en puits dépend du type de capsule, c'est-à-
dire du type de déchets à stocker. Il dépend aussi du budget. En général, le site de
stockage en puits a une profondeur supérieure à 30 m et un diamètre compris entre 0,25
et 0,5m.
0,25 à 0,5 m
> 30 m
Figure 2.12: Dimension de forage d’un site de stockage en puits
3.3- Option de stockage des déchets radioactifs: le stockage en puits (Borehole) [14]
L’objectif de cette installation est de stocker, de façon sûre et durable, des sources
scellées usées, et d'autres quantités limitées de déchets radioactifs, dans des installations
en puits.
Toutes les sources radioactives, qui ne sont pas exemptées du contrôle
réglementaire, doivent être rassemblées, gérées et stockées.
La plupart de ces sources devront être stockées dans une installation de stockage
appropriée.
Pour les installations de stockage en surface et géologique, les sources scellées
usées sont stockées suivant leur activités. Il existe des limites spécifiques d'activité pour
que la dose soit acceptée. Cependant, les sources ayant des activités plus élevées qui
dépassent ces limites ne sont pas généralement disponibles. Dans ces circonstances,
l'option de stockage en puits est une des solutions.
51 Madagascar - INSTN
Chap. 3: Etude de faisabilité d’un site de stockage en puits à Madagascar Partie pratique
3.3.1- Concept de stockage en puits
Une installation de stockage en puits a un certain nombre d’avantages du point de vue
économique et sûreté de stockage. Notamment,
- elle fournit un isolement à long terme pour l’homme et l'environnement (pour de
petits volumes de déchets radioactifs ayant une activité spécifique élevée),
- elle exige un secteur limité de terrain et d'infrastructure limitée,
- elle exige une courte période de construction, d’exploitation et de fermeture,
- elle peut être développée au fur et à mesure quand cela est nécessaire (ajout de colis
de déchets),
- elle a une faible probabilité d’intrusion humaine et d’événements disruptifs à cause
de la petite dimension et du choix de la profondeur du puits,
- elle exige le contrôle minimal de post fermeture du site de stockage.
3.4- Encapsulations
A l'intérieur d’un trou, chacune des sources radioactives scellées usées est située
dans une capsule cylindrique faite à partir d’un acier inoxydable avec un couvercle
entièrement soudé. La capsule est insérée dans un conteneur cylindrique fait à partir
d’un acier inoxydable. Le conteneur a également un couvercle entièrement soudé.
L’insertion des radionucléides dans une capsule et dans le conteneur assure tous les
risques contenus pendant le stockage.
3.4.1- Types de capsule
La capsule est une matrice de conditionnement des déchets faite à partir d’un
acier inoxydable complètement soudé, de forme cylindrique ayant 3 millimètres
d’épaisseur. Il existe deux types de capsule:
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3.4.1.1- Capsule standard Les caractéristiques d’une capsule standard sont données dans la figure ci-dessous.
Figure 2.13: Capsule standard
3.4.1.2- Grande capsule
La figure suivante représente les caractéristiques d’une grande capsule. L’unité de
grandeur est le millimètre.
Figure 2.14: Grande capsule
53 Madagascar - INSTN
Chap. 3: Etude de faisabilité d’un site de stockage en puits à Madagascar Partie pratique
Figure 2.15: Capsule standard et grande capsule
3.5- Conteneur
Le conteneur a une forme cylindrique et fait à partir d’un acier inoxydable. Il a
également un couvercle entièrement soudé. La dimension d’un conteneur dépend du type
de capsule à utiliser. Le couvercle (soudé ou biaisé) du conteneur a une dimension de 114
mm de longueur et 22 mm d’épaisseur.
La forme de ce couvercle est comme suit:
Figure 2.16: Un conteneur avec son couvercle
54 Madagascar - INSTN
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3.6- Colis de déchets en puits (Borehole)
Dans un site de stockage en puits, les sources scellées usées sont insérées dans
une capsule. La capsule est placée à l’intérieur d’un conteneur. On insère des ciments
entre le conteneur et la surface interne du puits. Cette opération a pour but d’éliminer
la corrosion interne du site.
Figure 2.17: Emplacement de la capsule et du conteneur dans un site de stockage
en puits.
La partie supérieure du couvercle est représentée dans la figure ci-dessous.
Figure 2.18: Surface externe d’un site de stockage en puits
55 Madagascar - INSTN
Chap. 3: Etude de faisabilité d’un site de stockage en puits à Madagascar Partie pratique
3.7- Cadre légal et organisationnel
Le développement d'un site de stockage en puits devrait être effectué
conformément à la réglementation en vigueur. Notamment, sur:
- la conformité aux normes de la protection des travailleurs et du public, en
situation normale et accidentelle,
- la conformité aux limites et aux conditions opérationnelles,
- l’amélioration des actions correctives en cas de non-conformité aux normes et
- la surveillance radiologique du site de stockage.
Le stockage en puits est une option pour la gestion à long terme des petites
quantités de déchets radioactifs, y compris les sources scellées usées, conformément aux
principes internationaux de la gestion des déchets radioactifs.
La réglementation prescrite de cette pratique, en matière de stockage de déchets
radioactifs, doit couvrir tous les aspects du développement du site. L’organisme de
réglementation doit être indépendant de l’organisme chargé du stockage des déchets.
3.8- Contrôles et conditions de stockage final
3.8.1- Fermeture du centre de stockage [9]
La fermeture d’une installation de stockage de déchets radioactifs nécessite une
série d’actions systématiques. Elle commence après la mise en place du dernier colis de
déchets. S’il s’agit de plusieurs puits, ils peuvent être scellés et fermés séparément à la
fin d’une campagne de stockage.
Quand tous les puits sont remplis, des opérations des fermetures doivent être
entamées. Pour cela, on peut mettre un couvercle sur le site de stockage en puits pour
empêcher l’écoulement des eaux en surface [fig. 2.18].
Un bloc massif de béton ou de granite pourrait être placé au dessus du puits, afin
d’éviter les intrusions humaines et servir les stockages des données en gravant les
informations concernant le site.
56 Madagascar - INSTN
Chap. 3: Etude de faisabilité d’un site de stockage en puits à Madagascar Partie pratique
La phase de fermeture du puits doit être aussi accompagnée de la collecte de
toutes les données et informations de toute la durée de vie du site de stockage, y compris
la surveillance radiologique. Une partie des ces informations pourrait servir aux
générations futures à connaître l’histoire du site de stockage.
3.9- Estimation du coût de construction d’un site de stockage en puits [17]
3.9.1- Introduction
Le coût de construction d’un site de stockage en puits comprend le coût de:
- l’autorisation,
- transport,
- l’étude de l’emplacement du site de stockage,
- la caractérisation physique du site,
- l’évaluation des risques pour le public et les travailleurs et
- l’évaluation de la sûreté du site.
3.9.2- Etudes et procédures opérationnelles
Les procédures de conditionnement sont basées aux mêmes techniques que celles
utilisées par l’équipe spécialisée de l’AFRA sur le conditionnement des sources de
radium.
Les procédures de transport seront conformes aux prescriptions de la
réglementation des transports des matières radioactives de l’AIEA.
Les consignes de radioprotection seront les mêmes que celles utilisées par
l’équipe spécialisée de l’AFRA.
L’évaluation des risques pour les travailleurs et le public, et l’étude des impacts
sur l’environnement doivent être faites.
Les procédures d’assurance qualité doivent être développées sur tous les aspects
du projet.
57 Madagascar - INSTN
Chap. 3: Etude de faisabilité d’un site de stockage en puits à Madagascar Partie pratique
3.9.3- Phase de conception
Des matériaux de construction appropriés doivent être disponibles (ciment, sable,
fer, conteneur en acier inoxydable, etc.). Le béton ainsi constitué sera testé, quel que soit
l’emplacement.
3.9.4- Phase de construction
Le devis de construction ci-dessous (Tableau 2.5) est estimé pour un puits de 40
m de profondeur et un diamètre de 0,35 m contenant 9 colis de déchets. La capsule et le
conteneur sont de la forme cylindrique, et faits à partir d’un acier inoxydable. La
dimension d’un colis est donnée dans la figure suivante.
Fig. 2.19: Colis des déchets radioactifs
3.9.4.1-Le terrassement
Le terrassement comprend le décapage, débroussaillage, la mise à niveaux du lieu
de construction et le forage.
3.9.4.1.1- Décapage:
C’est le nettoyage du lieu de construction. La partie à décaper est la périphérie du
puits avec une superficie de 100 m2.
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3.9.4.1.2- Forage du puits
Les techniques de forage seront développées à partir des techniques de forage
classique de l’eau ou de pétrole (fig. 2.9 page 48).
Le puits prend la forme d’un cylindre de 40 m de hauteur et de 0,35 m de diamètre avec
un volume de 3,84 m3.
3.9.4.2- L’ouvrage de protection
C’est la mise en place de tous les bétons de blindage.
3.9.4.2.1- Béton de propreté
Le béton de propreté est la couche permettant de supporter la construction
proprement dit. C’est la semelle de propreté.
Cette semelle de propreté est faite à partir de béton dosé à 150 kg m-3 et aura comme
épaisseur 0,20 m, avec un volume de 0,02 m3.
3.9.4.2.2- Bétons ordinaires
Ces sont les bétons utilisés pour remplir la partie supérieure du dernier colis, au
dessus de la plaque déflectrice, pour éviter l’intrusion humaine. Ils sont utilisés aussi
pour fixer les colis à l’intérieur du puits. Ces bétons sont dosés à 250 kg m-3.
Le volume total de ces bétons ordinaires est de 3,2 m3.
3.9.4.2.3- Bétons armés
Ils sont dosés à 350 kg m-3. Ces sont les bétons que l’on met au dessus de semelle
de propreté, entre les colis des déchets et au dessus du dernier colis.
Les bétons armés ont une forme cylindrique d’une dimension 0,35 m de diamètre
et 0,10 m d’épaisseur et ils peuvent être déposés dans le puits.
Le volume total des bétons armés est de 0,1 m3, c'est-à-dire pour les neuf colis.
On donne dans le tableau suivant la composition de dosage du béton de l’ouvrage de
protection.
59 Madagascar - INSTN
Chap. 3: Etude de faisabilité d’un site de stockage en puits à Madagascar Partie pratique
Tableau 2.4: Composition de dosage du béton.
Désignation
des ouvrages
Ciment (kg)
(CPA 45)
Gravillon (m3)
(15 / 25) Sable (m3) Eau (m3)
Béton de
propreté 150 0,930 0,465 0,200
Béton de forme
(ordinaire) 250 0,870 0.435 0,200
Béton armé 350 0,840 0,420 0,200
Figure 2.20: Forme de stockage à l’intérieur du puits
Pour les armatures de ces bétons, on a besoin de fer rond de 21 m de longueur
(soit 4,5 kg) et du fil recuit de masse 0,5 kg.
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Chap. 3: Etude de faisabilité d’un site de stockage en puits à Madagascar Partie pratique
3.9.4.2.4- Le couvercle du puits
Il peut être construit à partir du béton armé dosé à 350 kg m-3. Le fer rond utilisé
est de longueur 160 m (soit 63 kg). Le fil recuit a une masse de 6,3 kg.
La forme du couvercle est donnée dans la fig. 2.18 (page 55). Elle a 4 m de
longueur, 4 m de largeur et 0,10 m d’épaisseur. Le volume du couvercle est de 1,6 m3.
Sur le centre supérieur du couvercle, on peut placer une plaque de fer de 4 m2
(ayant 2 m de coté).
3.9.4.2.5- La plaque déflectrice
La plaque déflectrice est faite en acier inoxydable. Elle est placée au dessus de
dernier colis à l’intérieur du puits (fig. 2.19). La forme de la plaque déflectrice est
cylindrique (0,35 m de diamètre) avec une surface de 0,1 m2.
3.9.5- Coût de la sûreté
Une étude techno-économique sera menée pour évaluer le coût de la sûreté.
3.9.6- Approbation
La conception sera soumise, en principe, aux autorités de réglementation ou à un
comité institué pour le projet en vue d’obtenir son approbation.
3.9.7- Démonstration pratique
Une compagnie de forage procèdera aux forages du puits.
Après prélèvement et test des échantillons des roches environnantes, l’enveloppe
(tube en acier ou en polyéthylène de haute densité) sera conduite dans le trou.
Les sources seront conditionnées sous forme de colis, prêt pour le transport et le
stockage. Les conteneurs de stockage seront mis en place dans le puits et immobilisés par
du béton.
Le puits sera fermé et scellé.
61 Madagascar - INSTN
Chap. 3: Etude de faisabilité d’un site de stockage en puits à Madagascar Partie pratique
3.9.8-Devis estimatif
Tableau 2.5: Tableau récapitulatif de coût de la construction
N° Désignation Unité Quantité Prix
Unitaire
Montant
(Ar)
1
2
I- Travaux de préparation
- Installation de chantier
- Repli de chantier
Forfaitaires
Forfaitaires
1
1
1 868 400
1 868 400
1 868 400
1 868 400
Sous total I 3 736 800 Ar
1
2
3
II- Terrassement
- Décapage et débroussaillage
- Forage
- Remplissage par le sol local
m2
m3
m3
36,00
4,000
0,200
9300
1 120 800
934 000
334 800
4 483 200
186 800
Sous total II 5 004 800 Ar
1
2
3
4
5
6
III- Ouvrage de protection
- Béton de propreté dosé à
150 kg m-3
- Béton ordinaire dosé à
250 kg m-3
- Béton armé dosé à
350 kg m-3
- Armature
- Plaque déflectrice en acier
- Plaque de couvercle en acier
m3
m3
m3
kg
m2
m2
0,02
3,2
1,700
68
0,100
4
250 000
320 000
430 000
5 000
200 000
200 000
5 000
1 024 000
731 000
340 000
20 000
800 000
Sous total III 2 920 000 Ar
Total général 11 661 600 Ar
62 Madagascar - INSTN
Chap. 3: Etude de faisabilité d’un site de stockage en puits à Madagascar Partie pratique
Tableau 2.6: Nomenclature des matériaux
N° Désignations Quantité
(m3)
Ciment
(kg)
Gravillon
(m3)
Sable
(m3)
Fer
(kg)
Fil recuit
(kg)
Eau
(m3)
1 Béton de
propreté 0,020 3 0,020 0,010 - - 0.004
2 Béton
ordinaire 3 ,200 800 3,000 1.500 - - 1,000
3 Béton armé 1,700 595 1,500 1,000 68 7 0,500
Total 5 1 400 4,500 2,500 68 7 1,500
Tableau 2.7: Estimation de coût total d’installation d’un site de stockage en puits.[17]
Coût en Ariary (Ar) Description des tâches
Etudes et procédures opérationnelles
Procédures de conditionnement 3 960 000
Procédures de transport 960 000
Procédures de stockage 7 920 000
Radioprotection 3 960 000
Evaluation des risques des travailleurs 14 850 000
Évaluation d’impact sur l'environnement 3 960 000
Description de système opérationnelle 3 960 000
Analyse des risques 14 850 000
Assurance qualité 7 920 000
Études génériques
Évaluation de sûreté à long terme 43 560 000
Caractérisation des déchets 11 880 000
Etude de la sûreté 13 860 000
Choix de l'emplacement 3 960 000
Caractérisation de l'emplacement 3 960 000
Autorisation 11 880 000
63 Madagascar - INSTN
Chap. 3: Etude de faisabilité d’un site de stockage en puits à Madagascar Partie pratique
Description des tâches Coût en Ariary (Ar)
Phase de conception
Conception des capsules 17 820 000
Conception des conteneurs 35 640 000
Illustration des roches environnantes 2 970 000
Essai du béton 19 800 000
Analyse du béton 3 960 000
Etude de l’enveloppe du puits 7 920 000
Construction 11 661 600
Coût de la sûreté
Étude économique des techniques 15 840 000
Processus d'autorisation
Soumission aux autorités et approbation 17 820 000
Démonstration pratique
Conduite des sources 7 920 000
Conditionnement des sources 17 820 000
Stockage des sources 17 820 000
Coût total 328 431 600 Ar
Dans ce moment 1dollars US est égal à 1980 Ar constant.
64 Madagascar - INSTN
Conclusion Conception d’un site de stockage en puits (Borehole)
CONCLUSION
L’utilisation des sources radioactives scellées est répandue à Madagascar, surtout,
dans les domaines de la santé, de la recherche, de l’industrie et de l’éducation. On utilise,
souvent, les sources de cobalt (Co – 60), césium (Cs - 137) et de l’américium – béryllium
(Am – 241/Be).
L’utilisation des sources radioactives génère des déchets radioactifs. Chacun est
responsable de la gestion des ces déchets pour:
- éviter des effets néfastes à la santé humaine et l’environnement;
- limiter les contraintes induites pour les générations futures.
Pour avoir une bonne gestion des déchets, il faut suivre strictement les étapes
fondamentales de la gestion des déchets radioactifs (le prétraitement, le traitement, les
conditionnements et le stockage définitif).
Le stockage définitif des déchets radioactifs produits est donc nécessaire.
Le site de stockage en puits a pu offrir des possibilités intéressantes pour stocker des
déchets radioactifs, surtout les sources scellées usées des petits volumes. Il peut être
différent selon le pays car il exige plusieurs conditions (géologiques,
géomorphologiques, hydrogéologiques, géochimiques, météorologiques et
démographiques) sur le lieu de construction. Ce type de stockage a un coût raisonnable et
fournit un bon niveau de la sûreté pour la santé humaine et l'environnement.
On peut dire que les sites de stockage en puits sont faciles à construire mais leurs
aspects de sûreté du stockage ne sont pas nécessairement faciles. Alors, le site de
stockage en puits est un mode de stockage le plus adapté pour les pays en voie de
développement comme Madagascar.
En particulier, les sites de stockage en puits sont faciles à construire et moins
chère que pour les stockages en surface ou géologique.
65 Madagascar - INSTN
Bibliographie Conception d’un site de stockage en puits (Borehole)
BIBLIOGRAPHIE
[1]: AGENCE INTERNATIONALE DE L’ENERGIE ATOMIQUE; cours
interrégional sur la gestion des sources de rayonnements usées. – démarche de sûreté.
Présenté par Mr. Durand, ANDRA, 16-27-juin 1997. Rabat-Maroc.
[2]: AGENCE INTERNATIONALE DE L’ENERGIE ATOMIQUE; cours poste
universitaire de radioprotection. Vol 2. Vienne 1995.
[3]: AGENCE INTERNATIONALE DE L’ENERGIE ATOMIQUE; Mise en
place d’un système national de gestion des déchets radioactif, collection sécurité N°111-
S-I, publication du programme RADWASS, Vienne 1996.
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Term Model for the Greater Confinement Disposal Site at the Nevada Test Site, SAND-
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la sûreté radiologique et la contrôle des sources de rayonnements. Rabat-Maroc, 06
octobre 2003 au 27 février 2004.
[8]: Direction de la météorologie et de l’hydrologie. Service de la météorologie ;
division de la climatologie. Centre de Calcul et de Documentations (C.C.D). Normales
Mensuelles Station – climato – pluvio – pluie.
[9]: IAN CROSSLAND; Disposal of Disused sealed Radioactive Sources in
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Madagascar - INSTN
Bibliographie Conception d’un site de stockage en puits (Borehole)
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Safety Standards for Protection Against Ionizing Radiation and for the Safety of
Radiation Sources, Safety Series No.115, Vienne (1996).
[11]: INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Methods to Identify
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Long-Lived Solid Radioactive Waste. ICRP Publication 81, Pergamon, Oxford (2000).
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Radioactive Sources: Towards a Global system for the continuous control of sources
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[18]: RAKOTOARISON Walter, Etude géologique et prospection au 1/100000
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mission 1965.
[19]: RANDRIAMORA Tiana Harimalala; identification et caractérisation des
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Bibliographie Conception d’un site de stockage en puits (Borehole)
[20]: RANTOANINA Maurice, Etude géologique et prospection au 1/100000 de
la feuille Ankazobe (0.45). Direction des mines et de l’énergie; rapport de fin de mission
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[21]: Regional AFRA Training Course. Implementation of the BDC «Borehole»
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November 2005.
[22]: VD, B, NEL, L, POTIER, J-M. “Development of the «Borehole» disposal
concept”, the safety and security of radioactive sources: Towards a Global system for the
continuous control of sources throughout their life cycle (Int. conf. Bordeaux. 2005).
Madagascar - INSTN
CONCEPTION D’UN SITE DE STOCKAGE EN PUITS (BOREHOLE)
Résumé: A Madagascar, les sources radioactives scellées sont utilisées dans plusieurs secteurs socio-économiques tels que la médecine, l’industrie, la recherche et l’agriculture. A la fin de leurs vies utiles, ces sources radioactives deviennent des déchets radioactifs et peuvent être encore dangereux car ils peuvent provoquer des effets néfastes sur l’homme et l’environnement.
Ce travail intitulé « conception d’un site de stockage en puits (Borehole) » consiste à mettre en place un site de stockage sûr des déchets radioactifs, en particulier, les sources radioactives scellées. Plusieurs aspects techniques doivent être respectés pour réaliser un tel site comme les conditions géologiques, géomorphologiques, hydrogéologiques, géochimiques, météorologiques et démographiques. Ce type de stockage est favorable pour les pays en voie de développement puisqu’il est technologiquement simple et économique. Le coût de construction dépend du volume des déchets à stocker et de la profondeur du puits. Le site de stockage en puits fournit un bon niveau de sûreté pour éviter l’intrusion humaine. La protection des générations futures contre la propagation des rayonnements ionisants est alors assurée.
Mots clés: sources scellées, déchets radioactifs, stockage, colis, capsule, puits, sureté.
BOREHOLE DISPOSAL DESIGN CONCEPT
Abstract: In Madagascar, the sealed radioactive sources are used in several socio-economic sectors such as medicine, industry, research and agriculture. At the end of their useful lives, these radioactive sources become ionizing radiations waste and can be still dangerous because they can cause harmful effects to the public and the environment.
This work entitled "Borehole disposal design concept" consists in putting in place a site of sure storage of the ionizing radiations waste, in particular, sealed radioactive sources. Several technical aspects must be respected to carry out such a site like the geological, geomorphologic, hydrogeologic, geochemical, meteorological and demographic conditions. This type of storage is favorable for the developing countries because it is technologically simple and economic. The construction cost depends on the volume of waste to store and the depth of the Borehole. The Borehole disposal concept provides a good level of safety to avoid the human intrusion. The future protection of the generations against the propagation of the ionizing radiations is then assured.
Keywords: Sealed sources, ionizing radiations waste, storage, package, capsule, Borehole, safety.
Encadreur: Impétrant: Dr RANDRIANTSEHENO Hery Fanja RANDRIAMAROLAHY Jean Norbert Tel: 032 42 371 00 E-mail: [email protected] Adresse: Porte 231 C.U Ankatso I Antananarivo 101
Ce travail a été fait à l’institut National des Sciences et Techniques Nucléaires