Creusement de dépôts géologiques profonds pour les déchets nucléaires

Le confinement à long terme du combustible nucléaire usé nécessite des centres de stockage géologique profond aménagés à plusieurs centaines de mètres sous terre au sein de formations de roches cristallines stables. Dans ces installations, les alvéoles de stockage forées dans le sol des galeries abritent les conteneurs manufacturés renfermant les déchets de haute activité, ceinturés d'une barrière ouvragée en bentonite. La préservation de l'intégrité structurelle de la roche hôte environnante pendant le forage s'avère déterminante pour l'efficacité du confinement. Le minage mécanique conventionnel ou le forage à fortes vibrations risquent d'engendrer une zone d'endommagement de l'excavation (EDZ) caractérisée par des microfissures susceptibles de créer des voies d'écoulement préférentielles pour les eaux souterraines et de compromettre l'isolement des radionucléides sur des échelles de temps multimillénaires.

Mécanique d'excavation souterraine de précision
Pour répondre aux contraintes strictes visant à limiter l'altération géologique, Hyundai E&C a développé un engin d'excavation mécanique spécialement conçu pour les galeries de stockage en profondeur. Intervenant comme unique entreprise de construction dans le cadre d'un programme de recherche piloté par la Korea Radioactive Waste Agency (KORAD), l'entreprise a développé l'ensemble du train de forage mécanique par l'intermédiaire de l'Institut de recherche sur les technologies de construction du groupe Hyundai Motor (HMG).

La machine mesure 1,75 mètre de diamètre pour 5,7 mètres de longueur, correspondant précisément aux tolérances dimensionnelles et d'encombrement définies par le concept de stockage sud-coréen KORADIS (Korea Advanced Disposal System). L'un des éléments mécaniques clés du système de forage réside dans sa tête de coupe repliable. Dans une installation de stockage à échelle industrielle, des centaines d'alvéoles verticales doivent être forées de manière méthodique le long de galeries étroites, sans endommager le plafond ni les parois latérales. Le mécanisme repliable de la tête de coupe rétracte son diamètre une fois la profondeur nominale atteinte, permettant de hisser l'unité complète verticalement sans dégrader la tête du puits et facilitant son repositionnement rapide lors des phases cycliques d'excavation.

Intégration de capteurs et contrôle qualité du forage
Les essais de validation ont été menés au sein d'un laboratoire souterrain de recherche, où la machine a foré une alvéole réelle à échelle 1:1 directement dans le socle rocheux natif. Le système intègre des algorithmes d'intelligence artificielle pour traiter en temps réel les retours mécaniques, la poussée de la tête de coupe et les données de couple. Cette surveillance continue a permis d'adapter dynamiquement la vitesse d'avancement et la pression d'appui aux caractéristiques locales de la masse rocheuse, minimisant ainsi les chocs mécaniques et limitant la propagation excessive de fractures dans la paroi rocheuse.

À l'issue de l'excavation mécanique, les techniciens ont procédé à une vérification dimensionnelle par cartographie de surface numérique LiDAR. Des nuages de points denses ont cartographié le pourtour intérieur de la cavité pour évaluer la verticalité des parois, la rugosité de surface et les écarts dimensionnels au regard des tolérances d'installation du référentiel KORADIS.

Systèmes de barrières ouvragées et surveillance géotechnique
L'excavation mécanique constitue une composante d'une infrastructure de confinement multi-barrières. Hyundai E&C associe le creusement mécanique de ces alvéoles à la formulation de matériaux spécifiques et à l'ingénierie de mécanique des roches. Les équipes de recherche élaborent des bétons à bas pH et des coulis cimentaires à très faible perméabilité formulés pour limiter les venues d'eau dans les galeries de stockage tout en prévenant la dégradation chimique des barrières d'argile bentonitique adjacentes.

En parallèle, les programmes géotechniques portent sur des classifications de massifs rocheux adaptées aux singularités géologiques locales, ainsi que sur des technologies numériques d'évaluation des roches capables de suivre l'évolution hydrologique et mécanique au sein de la roche hôte tout au long du cycle de vie du stockage.

Contexte additionnel
Cette section détaille des spécifications techniques et des repères concurrentiels non inclus dans le communiqué d'origine.

À l'échelle internationale, les projets de stockage géologique profond, tels que l'installation d'Onkalo gérée par Posiva en Finlande ou le projet de la SKB à Forsmark en Suède, s'appuient sur le concept de barrières multiples KBS-3. Dans la variante verticale KBS-3V, les méthodes de forage mécanique telles que les foreuses verticales d'arbres aveugles (blind hole drillers) constituent la référence internationale pour limiter l'épaisseur de la zone d'endommagement (EDZ) sous des seuils stricts de l'ordre du sous-centimètre. Le standard dimensionnel validé par Hyundai E&C (1,75 mètre de diamètre) correspond au gabarit physique requis pour loger les conteneurs de stockage entourés de leurs anneaux de bentonite compactée. Les exigences réglementaires encadrant le stockage des déchets nucléaires, fixées par l'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA SSR-5), imposent le recours à des techniques de forage souterrain prévenant toute microfissuration susceptible de modifier l'hydrogéologie locale des eaux souterraines. Le développement d'équipements de creusement locaux dotés d'une télémétrie numérique en temps réel répond ainsi aux contraintes techniques et réglementaires établies par les laboratoires de recherche souterrains mondiaux.

Édité par Natania Lyngdoh, rédactrice d’Induportals, avec l’assistance de l’IA.

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