Bilan des études et recherches sur l'entreposage

6- Options de conception d’installations d’entreposage de colis
de déchets HA
Bilan des études et recherches sur l'entreposage - Déchets
radioactifs de haute activité et de moyenne activité à vie longue
C.RP.ADPG.13.0001.B
Le refroidissement par eau est largement utilisé pour l’entreposage des combustibles usés
(cf. chapitre 3). Le combustible nucléaire est en effet conçu pour être utilisé sous eau. Pour
les colis de déchets HA, la situation apparaît différente. L’efficacité du refroidissement par
eau est supérieure à celle du refroidissement par air (gain d’un facteur 20 environ), mais elle
impose de gérer cette eau sur la durée d’entreposage. Ainsi, les stockages en piscine
nécessitent une peau métallique inoxydable afin d’éviter tout risque de fuite d’eau dans le
béton. Par ailleurs le choix de l’eau comme fluide de refroidissement génèrerait des risques
de corrosion des conteneurs. L’acier inoxydable des conteneurs primaires serait en effet
soumis à un risque de piqûration par corrosion radiolytique.
Dans les installations existantes, le refroidissement des modules d’entreposage de colis de
déchets HA s’effectue par convection d’air prélevé puis rejeté à l’extérieur, fonctionnant en
circulation naturelle ou forcée. Ce mode d’évacuation de la chaleur apparaît en général
comme la solution optimale.
6.2.2.2 Alternative entre convection naturelle ou forcée
Les échanges de chaleur par convection sont modélisés par la loi de Newton :
Φ = h S (Ts - Ta),
avec
Φ le flux de chaleur,
h, le coefficient d'échange (en W.m -2 .K -1 ),
S, la surface d’échange,
Ts, la température à la surface,
Ta, la température de l'air
Le flux de chaleur évacué est proportionnel à l’écart de température entre la surface du colis
et l’air qui passe à son contact.
Convection naturelle
En convection naturelle, le moteur de la circulation de l’air est la puissance thermique
captée. Pour que cette circulation d’air s’établisse véritablement, il faut s’assurer que ce
moteur peut vaincre les résistances aérauliques dans l’installation 146 (cf. chapitre 8).
Un refroidissement par convection naturelle suppose l’établissement d’un régime permanent
de circulation d’air. Il faut en outre disposer d’un débit de refroidissement suffisant pour ne
pas dépasser les critères de température maximale dans les colis et les structures.
Les solutions techniques consistent à canaliser l’air, l’échauffer le plus possible par rapport à
l’air frais ambiant et si nécessaire augmenter la différence de pression entre l’admission
d’air frais et le point de rejet atmosphérique de l’air chaud au moyen d’une cheminée 147 . Les
pertes de charge des circuits d’air doivent naturellement être minimisées.
Un système de convection naturelle est passif, car il ne nécessite pour fonctionner aucune
source d’énergie autre que la puissance thermique des colis. Cela ne signifie pas l’absence
d’entretien ni de surveillance. Il faut par exemple s’assurer de l’absence de colmatage des
entrées d’air.
146
147
L’efficacité du refroidissement en convection naturelle doit être vérifiée dans les différentes configurations
possibles de chargement du module d’entreposage, notamment pour des remplissages partiels. Elle est sensible
aux variations de température de l’air ambiant, qui doivent donc être prises en compte. La démonstration
repose sur des simulations. Elle peut aussi demander des maquettes de validation dans des cas particuliers
d’écoulement d’air complexe.
La hauteur de cheminée contribue aux performances de refroidissement en augmentant le débit d’air.
AGENCE NATIONALE POUR LA GESTION DES DECHETS RADIOACTIFS 184/328