Au sein du dépôt géologique en profondeur, un ensemble de barrières ouvragées et naturelles contribueront ensemble à confiner le combustible nucléaire irradié et à l’isoler de l’environnement.

Première barrière : la pastille de combustible nucléaire

La première barrière du système à barrières multiples est la pastille de combustible. Les pastilles de combustible sont fabriquées à partir d’une poudre de dioxyde d’uranium cuite dans un four pour produire une céramique dure de haute densité. Cette céramique est extrêmement durable; elle ne se dissout pas facilement dans l’eau et sa résistance à l’usure et aux températures élevées en fait une des matières artificielles les plus durables.

Cette image montre en gros plan une pastille de combustible nucléaire.

Les pastilles de combustible sont parmi les matières artificielles les plus durables.

Deuxième barrière : l’élément de combustible et la grappe de combustible

Chaque grappe de combustible est composée d’un ensemble de tubes scellés appelés éléments de combustible. Ces éléments de combustible, qui contiennent les pastilles de combustible, sont faits d’un métal robuste, résistant à la corrosion, appelé zircaloy. La fonction de chacun de ces éléments est de confiner et d’isoler les pastilles de combustible.

Cette image montre une grappe de combustible nucléaire, composée de plusieurs éléments, ou crayons. Elle montre aussi visuellement que les pastilles de céramique de dioxyde d’uranium s’insèrent dans les éléments.

Le zircaloy confine et isole le combustible nucléaire irradié.

Troisième barrière : le conteneur de combustible nucléaire irradié

Les grappes de combustible nucléaire irradié seront placées dans de grands conteneurs très durables. En 2014, nous avons mis à jour la conception de notre conteneur pour l’optimiser pour le combustible CANDU irradié, produit par les centrales nucléaires canadiennes. Le conteneur et la boîte tampon en argile de bentonite (voir la 4e barrière) constituent un élément important du système de barrières ouvragées.

Le conteneur empêchera les radionucléides de s’échapper du combustible et de se répandre dans l’environnement souterrain. Il est conçu pour demeurer intact et isoler complètement le combustible nucléaire irradié jusqu’à ce que sa radioactivité ait diminué pour atteindre la même intensité que celle de l’uranium naturel.

Chaque conteneur de combustible nucléaire irradié peut contenir 48 grappes de combustible irradié au sein d’un panier d’acier inséré dans un cylindre d’acier au carbone. Ce cylindre possède la résistance mécanique voulue pour supporter la pression exercée par la roche sus-jacente ainsi que par un glacier d’une épaisseur de trois kilomètres formé au cours d’une future ère glaciaire. Le cylindre est protégé par un revêtement de cuivre résistant à la corrosion.

Le conteneur possède une tête sphérique qui est soudée au corps du conteneur. Cette forme sphérique est conçue pour résister à des pressions importantes. Le cylindre d’acier au carbone et la technologie du revêtement de cuivre de ce concept de conteneur sont basés sur une technologie éprouvée qui est actuellement disponible au Canada.

Cette image montre un conteneur de combustible irradié et indique qu’il est d’une longueur de 2,5 mètres et 0,6 mètres de diamètre, avec une coque d’acier recouverte de cuivre. Elle montre le panier de combustible, lui-même s’insérant dans l’enveloppe d

Composés d’acier et de cuivre, les conteneurs de combustible nucléaire irradié sont conçus pour confiner et isoler le combustible nucléaire irradié au sein d’un dépôt géologique en profondeur pour une durée essentiellement indéfinie.

Quatrième barrière : l’argile de bentonite

Pour leur mise en place dans le dépôt, les conteneurs de combustible nucléaire irradié seront individuellement enchâssés dans une boîte tampon en argile de bentonite hautement comprimée. L’argile de bentonite est un matériau naturel dont la grande étanchéité à l’eau a été démontrée. Cette matière se gonfle au contact de l’eau, ce qui en fait un excellent matériau de scellement. La bentonite est également très stable, comme en témoignent les formations naturelles formées il y a plusieurs millions, voire plusieurs centaines de millions d’années.

Les propriétés chimiques de l’argile de bentonite ainsi que des matériaux de remblai et de scellement contribueront à isoler tout radionucléide qui, circonstance improbable, s’échapperait d’un conteneur.

Chaque boîte tampon sera disposée et séparée de la suivante à l’aide de blocs d’argile de bentonite. Les conteneurs seront disposés en deux étages.

Une fois les conteneurs de combustible nucléaire irradié disposés dans le dépôt, tous les espaces vides à l’intérieur de chaque galerie souterraine seront également remplis d’argile de bentonite.

Une couche d’argile de bentonite hautement comprimée d’une épaisseur de 6 mètres à 10 mètres et une cloison de béton d’une épaisseur de 10 mètres à 12 mètres seront utilisés pour sceller l’entrée de chaque salle de mise en place.

Cette image montre comment toutes les cinq barrières contribuent ensemble, à l’intérieur de la roche hôte, à confiner le combustible nucléaire irradié.

L’argile de bentonite est un matériau très stable formé naturellement il y a des millions d’années à partir de cendres volcaniques.

Avant de fermer le dépôt, les tunnels et les puits seront remplis de matériaux de remblai et de scellement de constitution semblable qui serviront à isoler le dépôt de l’environnement. La performance du dépôt sera surveillée pendant les opérations de mise en place et pendant une longue période post-fermeture.

Les propriétés chimiques de l’argile de bentonite et des matériaux de remblai et de scellement contribueront ensemble à isoler tout radionucléide, dans l’éventualité improbable où ’il s’échapperait d’un conteneur.

Cinquième barrière : la géosphère

La géosphère forme une barrière rocheuse naturelle qui protégera le dépôt contre les événements naturels perturbateurs, l’écoulement de l’eau et l’intrusion humaine.

Le dépôt sera construit approximativement à 500 mètres de profondeur; la profondeur exacte dépendra des caractéristiques du site. Il sera excavé dans une formation de roche sédimentaire ou de roche cristalline qui satisfait aux exigences de sûreté et techniques du projet. La formation rocheuse choisie sera peu perméable, ce qui limitera beaucoup le mouvement des eaux souterraines. Les traces d’eau qui existent en profondeur, que l’on appelle l’eau interstitielle, peuvent prendre 1000 ans pour se déplacer d’un mètre à travers la roche et nettement au-delà de 100 000 ans pour atteindre la surface.

Elle fera en sorte que le dépôt confine et isole de manière sûre le combustible nucléaire irradié, même en cas de circonstances extrêmes.