ANDRA

RÉCUPÉRER L’ENERGIE ISSUE D’UN SYSTÈME DE VENTILATION

ANDRA

L’Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs est chargée de la gestion à long terme des déchets radioactifs produits en France. Dans le cadre de cette mission, l’Andra met son expertise et son savoir-faire au service de l’État pour : trouver, mettre en œuvre et garantir des solutions de gestion sûres pour l’ensemble des déchets radioactifs français afin de protéger les générations présentes et futures du risque que présentent ces déchets.

Le contexte du défi

L’Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (Andra) est chargée de la gestion à long terme des déchets radioactifs produits en France. Dans le cadre de cette mission, l’Andra met son expertise et son savoir-faire au service de l’État français pour concevoir, exploiter puis surveiller dans le temps des stockages de déchets radioactifs.

Depuis plus de 25 ans, l’Andra mène ainsi des recherches et études pour concevoir un stockage géologique, à 500 mètres de profondeur, pour y stocker les déchets les plus radioactifs à durée de vie longue produits par l’ensemble des installations nucléaires actuelles, jusqu’à leur démantèlement, et par le traitement des combustibles usés utilisés dans les centrales nucléaires.

Figure 1 – Calendrier prévisionnel du projet Cigéo (sous réserve d’acceptation du projet)

S’il est accepté, ce projet, baptisé Cigéo (Centre industriel de stockage géologique) est prévu pour voir le jour à l’horizon 2030 (Figure 1) .

Il sera localisé à la limite des départements de la Meuse et de la Haute-Marne et sera composé :

  • D’une zone souterraine, où seront stockées les déchets
  • D’installations de surface réparties sur deux zones (« zone puits » et « zone descenderie »)
  • De liaisons entre la surface et le souterrain (Figure 2)

Ce stockage sera construit de manière progressive au fur et à mesure des besoins, et exploité sur une centaine d’années. Il sera ensuite refermé pour assurer le confinement des déchets sur de très longues périodes de temps sans nécessiter d’actions humaines.

Figure 2 – Schéma de principe du projet de stockage Cigéo.

L’installation souterraine du projet Cigéo

L’installation souterraine de Cigéo sera située à environ 500 mètres de profondeur, au cœur d’une couche d’argile. Elle se composera de zones de stockage pour les déchets de haute activité (HA) et de zones de stockage pour les déchets de moyenne activité à vie longue (MA-VL), de galeries de liaison et d’installations techniques. Au terme d’une centaine d’années d’exploitation, cette installation s’étendra sur une surface d’environ 15 km².Les déchets seront stockés, au moyen de dispositifs robotisés, dans des tunnels horizontaux appelés alvéoles, creusées dans l’argile présente à -500 m.

L’installation souterraine se développera au fur et à mesure de son exploitation (les colis de déchets arriveront progressivement). Une « zone travaux », dans laquelle les opérations de construction seront réalisées, cohabitera donc avec une « zone en exploitation nucléaire » où se situeront les opérations de stockage des colis de déchets radioactifs. La « zone travaux » sera séparée physiquement de la « zone en exploitation nucléaire » à la fois pour des raisons de sûreté mais également car les travaux de construction peuvent ainsi être effectués sans impact sur la poursuite des opérations de mise en stockage (chantier clos et indépendant).

La zone de réception des déchets dite « zone descenderie »

Les installations de la zone descenderie (Figure 3), situées entre la Meuse et la Haute-Marne, serviront notamment à la réception, au contrôle et à la préparation des colis de déchets radioactifs avant leur descente dans l’installation souterraine par un tunnel incliné : la descenderie. D’une surface d’environ 280 hectares, cette zone sera composée :

  • D’un secteur nucléaire regroupant les installations nécessaires à la réception et au contrôle des colis, à leur conditionnement en colis de stockage et à leur regroupement avant leur transfert vers les alvéoles de stockage
  • D’un terminal ferroviaire
  • Des équipements nécessaires au fonctionnement des installations (comme les postes électriques par exemple)
  • De bâtiments d’accueil pour les visiteurs
  • De zones de vie pour les travailleurs : restaurant, bureaux…

Figure 3 – Vue d’artiste des installations de surface de la zone descenderie

Figure 4 – Vue d’artiste des installations de surface de la zone puits

Problème(s) à résoudre

L’exploitation du stockage Cigéo nécessitera de mettre en place un système de ventilation des galeries situées à 500 mètres de profondeur. Cinq puits sont ainsi prévus d’être construits dans la zone puits, dont 4 seront utilisés pour la ventilation :

  • 3 puits en « zone travaux », c’est-à-dire là où sont effectués des travaux (T) de construction en souterrain (puits air neuf dit « VFT », puits air vicié dit « VVT » et puits pour le matériel dit « MMT ») ;
  • 2 puits en « zone exploitation nucléaire » (E), là où sont effectuées les opérations de stockage des colis de déchets radioactifs en souterrain (puits d’air neuf dit « VFE » et puits d’air vicié dit « VVE »).

Compte tenu du débit d’air neuf nécessaire à cette ventilation, les puissances thermiques requises par le chauffage, le refroidissement et la déshumidification de l’air neuf soufflé par les centrales de traitement d’air seront très élevées (8 MW en chaud et 11 MW en froid ) Afin de réduire, voire supprimer, la puissance à fournir par les réseaux d’eau chaude de chauffage et d’eau glacée du site, l’Andra envisage de récupérer l’énergie de l’air vicié issu de la ventilation des galeries qui est extrait du souterrain à une température constante tout au long de l’année (23°C). La mise en œuvre d’un système de récupération d’énergie qui fonctionnerait tout aussi bien l’été que l’hiver présente donc un réel intérêt technique, économique et écologique.

A l’heure actuelle, l’Andra a déjà étudié la possibilité de récupérer et valoriser l’énergie issue de l’air vicié extrait (puits VVE et VVT) via un transfert des calories ou des frigories à l’air neuf soufflé dans les galeries souterraines depuis la surface via les puits VFE et VFT (chauffage des puits pour protection contre le gel en hiver, refroidissement des fronts d’attaque en été).

Cette première étude a montré que cette voie de récupération/valorisation ne permettrait de valoriser qu’une partie de l’énergie de l’air vicié issu de la ventilation des galeries soit 4,5 MW en chaud et 4 MW en froid. De plus, la construction du stockage Cigéo ne devant pas démarrer avant plusieurs années, d’autres voies de récupération/valorisation peuvent être réfléchies.

Au-delà des premières études déjà réalisées, l’Andra souhaiterait donc envisager de nouvelles solutions pour récupérer et valoriser le maximum d’énergie issue des systèmes de ventilation et également d’autres sources potentielles d’énergies mobilisables pour alimenter ces centrales d’air et d’autres consommateurs. L’Andra sera attentive au bilan carbone de la solution qui sera proposée.

En fonction des idées proposées, une expérimentation pourrait être réfléchie à échelle réduite sur le site actuel de l’Andra en Meuse Haute Marne.

Données d’entrées et matériel

Première étude de récupération d’énergie réalisée par l’Andra (voir annexes), incluant :

  • Description du besoin fonctionnel
  • Analyse des systèmes de récupération d’énergie de l’air
  • Systèmes retenus pour la récupération d’énergie de l’air de la ventilation en zone exploitation nucléaire
  • Systèmes retenus pour la récupération d’énergie de l’air de la ventilation en zone travaux

Plan de masse de la zone puits (voir annexes)

Partenariats recherchés

Les compétences recherchées pour travailler sur ce sujet sont celles de thermiciens, de géologues, d’experts de la récupération d’énergie, de l’efficacité énergétique, du stockage et de la production d’énergies renouvelables, du pilotage et de la modélisation des flux énergétiques, des modèles économiques innovants en fonction des énergies mobilisées.

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2019-02-07T16:20:59+00:00