Un laboratoire souterrain virtuel pour contribuer à la recherche d’un site de stockage définitif de déchets nucléaires

Un site de stockage définitif doit pouvoir stocker des déchets radioactifs en toute sécurité pendant un million d’années, une période pendant laquelle de nombreux processus complexes ont lieu. Des chercheurs de l’Institut Fraunhofer de production et d’automatisation (IFF) de Magdebourg (Saxe-Anhalt) étudient actuellement des laboratoires souterrains virtuels, qui permettraient de simplifier de futures analyses sur ces processus.

 

La sortie du nucléaire a été actée pour 2022 en Allemagne. En conséquence, un emplacement approprié pour stocker les déchets radioactifs doit être trouvé dès que possible, en remplissant la condition d’une séparation hermétique de la biosphère pour un million d’années. Afin de déterminer si un emplacement est vraiment adapté au stockage, ce site doit d’abord être conçu, planifié et testé. Dans un site de stockage ont lieu divers procédés physiques et chimiques très complexes et qui s’influencent mutuellement : par exemple, la roche peut être chauffée par les déchets stockés et du gaz peut apparaître. Depuis plusieurs années, les chercheurs européens étudient ces procédés dans des laboratoires souterrains tels qu’il en existe actuellement au Mont Terri en Suisse, à Aspö en Suède, mais aussi en France et en Belgique. Les scientifiques allemands pouvaient profiter de l’expérience déjà acquise dans le domaine des systèmes d’étanchéité. Cependant, la période d’étude y est limitée : ces tests ne peuvent être effectués que sur quelques années.

 

La Société de sûreté des réacteurs et installations nucléaires (GRS), l’Office fédéral de géologie et de matières premières (BGR) et l’entreprise DBE Technology, en tant que principaux instituts de recherche dans ce domaine, ont exprimé leur besoin d’une étude complémentaire aux laboratoires souterrains réels. En leur nom, des scientifiques de l’Institut Fraunhofer de production et d’automatisation (IFF) développent le premier laboratoire souterrain virtuel au monde, baptisé VIRTUS. La plate-forme logicielle VIRTUS y est le composant central. Toutes les conditions y sont représentées de façon réaliste, que ce soit les types de roche du sous-sol ou les procédés physiques et chimiques ayant lieu dans le site. Assis à son bureau, le chercheur peut réaliser des expériences virtuelles dans un scénario réaliste et vérifier les concepts et les lieux de stockage dans les moindres détails.

 

Dans une première étape, les scientifiques ajustent les formations géologiques en fonction de l’emplacement considéré. Puisque il n’y a jusqu’à maintenant en Allemagne pas de site concret choisi pour le stockage définitif des déchets, les scientifiques travaillent avec un modèle générique : les formations rocheuses sont reproduites de façon réaliste, mais ne représentent pas d’emplacement réel. « Tout d’abord, il s’agit d’examiner la performance de VIRTUS avec de premiers calculs », explique Steffen Masik, ingénieur à l’Institut Fraunhofer IFF. Dans cette formation rocheuse, l’utilisateur peut ensuite créer le site de stockage virtuel. Il a pour cela une variété de libertés : il peut définir la profondeur à laquelle se trouve le site, sa taille, sa hauteur et sa largeur. Il peut également considérer l’ensemble de toutes les cavités souterraines et déterminer dans quels tunnels et cavités les déchets radioactifs doivent être stockés.

 

Une fois qu’ils ont créé le site, les scientifiques peuvent commencer leurs études et sélectionner une zone en particulier. Une interface spéciale transmet la sélection spatiale et les données du site à un simulateur. Celui-ci calcule l’élévation de la température du site due aux déchets radioactifs. Les résultats sont représentés graphiquement sur VIRTUS. L’utilisateur peut également afficher des coupes dans la roche, avec les températures qui y règnent. De même, les contraintes mécaniques peuvent être calculées, et donc la probabilité de fissuration. Les perméabilités à l’eau ou à d’autres liquides et gaz peuvent également être étudiées de près par les chercheurs. Le logiciel VIRTUS représente tous les calculs ainsi que le modèle géologique choisi. « Le logiciel affiche les résultats des calculs concernant les phénomènes thermiques, hydrauliques et mécaniques, ainsi que leurs interactions complexes les uns avec les autres », déclare Klaus Wieczorek, chef du projet et travaillant à la GRS.

 

Un premier prototype de VIRTUS doit être disponible fin avril 2014 : dans le système de projection à 360 degrés du Centre de formation et de développement virtuel (VDTC) de Magdebourg, les visiteurs pourront à l’avenir avoir un aperçu de ce qui se passe dans un site de stockage de déchets et des résultats de la simulation. « Pour nous, c’est une bonne occasion de gagner la confiance du public dans notre travail et leur compréhension de nos décisions », explique M. Wieczorek.

 

Pour en savoir plus, contacts :

Steffen Masik, Institut Fraunhofer de production et d’automatisation (IFF) – tél. : +49 391 4090 127- email steffen.masik@iff.fraunhofer.de

 

Sources :

« Virtuelles Untertagelabor hilft bei der Endlager-Suche », communiqué de presse de la Société Fraunhofer – 04/03/2014 – http://redirectix.bulletins-electroniques.com/eBIkj

 

Rédacteurs :

Hélène Benveniste, helene.benveniste@diplomatie.gouv.fr – https://www.science-allemagne.fr/