FR3053519A1 - METHOD FOR FORMING AND INSTALLING IN SITU A DOUBLE TUBING OF A SUBTERRANEAN RADIOACTIVE WASTE STORAGE ALVEOLE - Google Patents
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Abstract
Le procédé permet l'installation d'un double tubage dans une alvéole souterraine de stockage de déchets radioactifs avec un tube interne (1) centré dans un tube externe (2). Le tube externe (2) est introduit en premier et est constitué d'une pluralité de tronçons assemblés les uns aux autres, au fur et à mesure de l'enfoncement. Le tube interne (1) est introduit à l'intérieur du tube externe (2) avec des éléments espaceurs (12) fixés sur la surface externe de ce tube interne (1) permettant de centrer ce dernier par rapport au tube externe (2). Le remplissage de l'espace annulaire (3) entre ces deux tubes se fait par du coulis, pouvant pénétrer dans des espaces entre la surface de l'excavation et la surface externe du tube externe (2) grâce à des trous pratiqués dans ce dernier. Application au stockage de colis de déchets radioactifs.The method allows the installation of a double casing in an underground cell for storing radioactive waste with an inner tube (1) centered in an outer tube (2). The outer tube (2) is introduced first and consists of a plurality of sections assembled to each other, as and when depressed. The inner tube (1) is introduced inside the outer tube (2) with spacing elements (12) fixed on the outer surface of this inner tube (1) for centering the latter relative to the outer tube (2) . The filling of the annular space (3) between these two tubes is done by grout, being able to penetrate into spaces between the surface of the excavation and the external surface of the outer tube (2) thanks to holes made in the latter . Application to the storage of radioactive waste packages.
Description
DESCRIPTIONDESCRIPTION
Domaine de l'inventionField of the invention
L'invention concerne le domaine du stockage, dans un massif géologique profond, de déchets de haute activité à vie longue (HAVL) dans des alvéoles souterraines longilignes, les déchets étant enfermés hermétiquement dans des colis alignés les uns contre les autres, ou espacés dans ladite alvéole. Elle concerne en particulier le chemisage de cette alvéole.The invention relates to the field of storage, in a deep geological massif, of long-lived high activity waste (HAVL) in elongated underground cells, the waste being hermetically sealed in packages aligned against each other, or spaced in said cell. It relates in particular to the lining of this cell.
Art antérieur et problème poséPrior art and problem posed
Les alvéoles de stockage souterrain pour les colis de déchets radioactifs sont généralement longilignes, horizontales et de forme tubulaire. Une fois le tunnel creusé dans le massif géologique profond, celui-ci doit être chemisé pour assurer le maintien mécanique de ce tunnel pendant la période de réversibilité (jusqu'à cent ans), durant laquelle les colis peuvent être récupérés si besoin. Il s'agit ici, entre autres, d'atténuer et de retarder la convergence naturelle du terrain sur le chemisage et les colis.The underground storage cells for radioactive waste packages are generally long, horizontal and tubular in shape. Once the tunnel has been dug in the deep geological massif, it must be jacketed to ensure the mechanical maintenance of this tunnel during the reversibility period (up to a hundred years), during which packages can be recovered if necessary. Among other things, this involves attenuating and delaying the natural convergence of the terrain on the lining and the packages.
Il a déjà été envisagé de proposer un chemisage dit classique, utilisé couramment dans le secteur pétrolier, composé d'un tube servant à accueillir les colis et d'un coulis de remplissage à injecter entre le tube et le tunnel creusé. Ce coulis de remplissage est généralement de type cimentaire. La fonction de ce dernier est de limiter la corrosion du tube en situation de stockage ainsi que les déformations du chemisage engendrées par la convergence non uniforme du terrain.It has already been envisaged to propose a so-called conventional liner, commonly used in the petroleum sector, composed of a tube used to receive packages and a filling slurry to be injected between the tube and the dug tunnel. This filling slurry is generally of the cement type. The function of the latter is to limit the corrosion of the tube in a storage situation as well as the deformations of the lining caused by the non-uniform convergence of the ground.
Toutefois, la mise en place de ce coulis dans l'espace annulaire situé entre le tube et le massif géologique peut s'avérer difficile à réaliser. En effet, le coulis doit remplir tout l'espace annulaire entre le tube et massif géologique, le coulis devant être alors injecté dans cet espace annulaire pour éviter que ne subsiste du vide. La mise en place de ce coulis est envisagée, la plupart du temps, par injection in situ, ce qui ne garantit pas l'homogénéité géométrique, aussi bien circonférentiellement que radialement, du remplissage de cette couche protectrice. De plus, l'espace annulaire peut avoir une épaisseur variable et rendre encore plus difficile son remplissage par le coulis. Enfin, la mise en place d'un dispositif de contrôle de l'ouvrage pose de réelles difficultés technologiques, comme l'endommagement des capteurs lors de leur mise en place.However, the installation of this grout in the annular space located between the tube and the geological massif can be difficult to achieve. In fact, the grout must fill the entire annular space between the tube and the geological massif, the grout having to be then injected into this annular space to prevent any vacuum remaining. The establishment of this grout is envisaged, most of the time, by in situ injection, which does not guarantee the geometric homogeneity, both circumferentially and radially, of the filling of this protective layer. In addition, the annular space can have a variable thickness and make it even more difficult to fill it with grout. Finally, the installation of a control system for the structure poses real technological difficulties, such as damage to the sensors during their installation.
Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients concernant l'homogénéisation du remplissage du coulis dans l'espace annulaire entre le tube et le massif géologique.The object of the invention is to remedy these drawbacks concerning the homogenization of the filling of the grout in the annular space between the tube and the geological massif.
Objet de l'inventionSubject of the invention
L'objet principal de l'invention est un procédé de formation et d'installation in situ d'un double tubage dans une alvéole de stockage souterrain de déchets radioactifs, le double tubage comprenant :The main object of the invention is a process for the formation and in situ installation of a double casing in a cell for underground storage of radioactive waste, the double casing comprising:
- un tube externe destiné à être placé au plus près de la paroi d'une excavation souterraine longiligne destiné à soutenir provisoirement le terrain jusqu'à la construction complète de l'alvéole ;- an external tube intended to be placed as close as possible to the wall of a long underground excavation intended to temporarily support the ground until the complete construction of the cell;
- un tube interne destiné à recevoir des colis de déchets radioactifs à stocker et placé concentriquement à l'intérieur du tube externe ; et- an internal tube intended to receive packages of radioactive waste to be stored and placed concentrically inside the external tube; and
- un espace annulaire, entre le tube interne et le tube externe, destiné à être rempli par un coulis.- an annular space, between the inner tube and the outer tube, intended to be filled with a grout.
Selon l'invention, le procédé consiste à procéder aux étapes principales suivantes :According to the invention, the method consists in carrying out the following main steps:
- introduire par fonçage le tube externe au plus près des parois de l'excavation ;- insert the external tube by sinking as close as possible to the walls of the excavation;
- introduire le tube interne entouré d'espaceurs, à l'intérieur du tube externe ; et- introduce the inner tube surrounded by spacers, inside the outer tube; and
- remplir l'espace annulaire de coulis.- fill the annular space with grout.
Dans la réalisation préférentielle de l'invention, le tube externe possède des trous, permettant au coulis de pénétrer à travers ces trous pendant l'injection du coulis, afin de remplir les espaces résiduels éventuels entre la paroi de l'excavation de l'alvéole et la surface externe du tube externe.In the preferred embodiment of the invention, the external tube has holes, allowing the grout to penetrate through these holes during the injection of the grout, in order to fill any residual spaces between the wall of the excavation of the cell and the outer surface of the outer tube.
Dans la réalisation préférentielle de l'invention, le tube externe est constitué de tronçons assemblés par chevauchement de leurs extrémités et par fixation par vis.In the preferred embodiment of the invention, the outer tube is made up of sections assembled by overlapping their ends and by screw fixing.
Dans une première réalisation du tube interne, celui-ci est réalisé par plusieurs tronçons fixés les uns aux autres par vissage de leurs extrémités dans un manchon de jonction pour chaque tronçon.In a first embodiment of the internal tube, it is produced by several sections fixed to each other by screwing their ends in a junction sleeve for each section.
Dans une deuxième réalisation du tube interne, les différents tronçons sont soudés les uns aux autres.In a second embodiment of the inner tube, the different sections are welded to each other.
Liste des figuresList of Figures
La présente invention et ses différentes caractéristiques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, accompagnée de plusieurs figures représentant respectivement :The present invention and its various characteristics will be better understood on reading the following description, accompanied by several figures representing respectively:
- figure 1, en coupe, le double tubage que doit permettre de réaliser le procédé selon l'invention ;- Figure 1, in section, the double casing which must allow the process according to the invention to be carried out;
- figure 2, le tube interne équipé des espaceurs selon le procédé selon l'invention ;- Figure 2, the inner tube equipped with spacers according to the method according to the invention;
- figure 3, une phase du procédé de formation de tube interne par soudage ; et- Figure 3, a phase of the internal tube formation process by welding; and
- figure 4, la fixation des tronçons du tube interne au moyen d'un manchon fileté.- Figure 4, the fixing of the inner tube sections by means of a threaded sleeve.
Description détaillée d'une réalisation de l'inventionDetailed description of an embodiment of the invention
La figure 1 représente la partie utile d'une alvéole de stockage souterrain avec tubage centré. On y distingue principalement un tube interne 1 et centré au moyen d'espaceurs 12, un tube externe 2 placé autour du tube interne 1, de manière concentrique. L'espace annulaire 3 résiduel entre le tube interne 1 et le tube externe 2, tant sur toute sa longueur qu'à au moins une extrémité, est rempli d'un coulis adapté à la protection des futurs colis de déchets à stocker à l'intérieur du tube interne 1. Le tout est donc logé dans un massif géologique profond 4.Figure 1 shows the useful part of an underground storage cell with centered tubing. There is mainly an inner tube 1 and centered by means of spacers 12, an outer tube 2 placed around the inner tube 1, concentrically. The residual annular space 3 between the internal tube 1 and the external tube 2, both over its entire length and at at least one end, is filled with a grout suitable for the protection of future waste packages to be stored at the inside the inner tube 1. The whole is therefore housed in a deep geological massif 4.
Le tube externe 2 a une épaisseur de 10 à 20 mm et est doté de trous. Il est introduit dans l'excavation pratiquée dans le massif géologique profond 4 par la technique du tubage à l'avancement. Le tube externe est, de plus, doté de trous pour limiter la matière métallique le constituant à l'intérieur de l'alvéole et permettre au coulis devant être installé dans l'espace annulaire 3 de pénétrer dans ces trous et au-delà jusqu'à être en contact avec la surface du massif géologique profond 4 pour combler des éventuels espaces résiduels 5 entre le massif géologique profond 4 et la surface externe du tube externe 2. On note que le tube externe 2 assure le soutien mécanique de l'alvéole vis-à-vis du massif géologique profond 4, la protection du personnel et la tenue du terrain lors du creusement.The outer tube 2 has a thickness of 10 to 20 mm and is provided with holes. It is introduced into the excavation carried out in the deep geological massif 4 by the casing technique on advancement. The outer tube is, moreover, provided with holes to limit the metallic material constituting it inside the cell and allow the grout to be installed in the annular space 3 to penetrate into these holes and beyond until to be in contact with the surface of the deep geological massif 4 to fill any residual spaces 5 between the deep geological massif 4 and the external surface of the external tube 2. It is noted that the external tube 2 provides mechanical support for the screw socket -with respect to the deep geological massif 4, the protection of personnel and the handling of the ground during digging.
Le diamètre externe du tube externe 2 peut être de l'ordre du mètre.The external diameter of the external tube 2 can be of the order of one meter.
La figure 2 montre le tube interne 1 portant un élément espaceur 12 (qui peut être dénommé également centreur) placé sur sa surface externe. Un tel élément espaceur 12 comprend principalement un élément de manchon 14 qui entoure la surface externe du tube interne 1 et qui possède de grandes ouvertures pour l'alléger. Des éléments arqués 16 sont fixés à l'élément de manchon 14 et font saillies par rapport à la surface externe du tube interne 1. La partie sommitale de ces éléments arqués 16 est placée à une distance qui correspond au diamètre de la surface externe du tube externeFIG. 2 shows the internal tube 1 carrying a spacer element 12 (which may also be referred to as a centering device) placed on its external surface. Such a spacer element 12 mainly comprises a sleeve element 14 which surrounds the external surface of the internal tube 1 and which has large openings to lighten it. Arched elements 16 are fixed to the sleeve element 14 and protrude with respect to the external surface of the internal tube 1. The top part of these arched elements 16 is placed at a distance which corresponds to the diameter of the external surface of the tube external
2. Ces éléments espaceurs 12 qui ont une fonction de centrage permettent donc de centrer parfaitement le tube interne 1 par rapport au tube externe 2, lors de la mise en place du tube interne 1 à l'intérieur du tube externe 2.2. These spacer elements 12 which have a centering function therefore make it possible to perfectly center the internal tube 1 relative to the external tube 2, during the positioning of the internal tube 1 inside the external tube 2.
Ainsi, l'espace annulaire 3 entre le tube interne 1 et le tube externe 2 est comblé par un coulis de remplissage dont les fonctions sont connues, à savoir la neutralisation de la transition acide, la limitation de l'accessibilité à l'oxygène et l'amélioration de la résistance mécanique de l'ensemble. En outre, l'homogénéité de la couche de coulis de remplissage est donc nettement meilleure que dans le cas des concepts de l'art antérieur.Thus, the annular space 3 between the internal tube 1 and the external tube 2 is filled with a filling grout whose functions are known, namely neutralizing the acid transition, limiting the accessibility to oxygen and improving the mechanical strength of the assembly. In addition, the homogeneity of the filling grout layer is therefore much better than in the case of the concepts of the prior art.
En référence à la figure 3, le tube interne 1 étant constitué d'une pluralité de tronçons successifs, ces derniers peuvent être assemblés par soudage. Ici, un tronçon 11A est soudé à un tronçon 11B, qui a été introduit au préalable par fonçage à l'intérieur du tube externe 2 déjà mis en place dans l'excavation. Des opérateurs effectuent une soudure 13 entre les deux tronçons 11A et 11B. De préférence, le procédé de soudage retenu est continu et de type « pleine pénétration », ce procédé étant largement éprouvé par le domaine pétrolier. Chaque soudure est contrôlée automatiquement. Les contraintes résiduelles dans la soudure sont réduites et ne nécessitent pas de traitement de dimensionnement.With reference to FIG. 3, the internal tube 1 consisting of a plurality of successive sections, the latter can be assembled by welding. Here, a section 11A is welded to a section 11B, which has been introduced beforehand by sinking inside the external tube 2 already installed in the excavation. Operators weld 13 between the two sections 11A and 11B. Preferably, the welding process selected is continuous and of the "full penetration" type, this process being widely tested in the petroleum field. Each weld is checked automatically. Residual stresses in the weld are reduced and do not require any dimensioning treatment.
En référence à la figure 4, un deuxième mode d'assemblage du tube interne 1 consiste à relier les différents tronçons, par exemple 40A et 40B par vissage de leurs extrémités 42 dans un manchon de jonction 44 possédant deux taraudages 46 à chacune de ses extrémités. De préférence, les ensembles taraudages 46 et parties extrémités 42 des tronçons 40A et 40B sont légèrement coniques pour réaliser la fixation.With reference to FIG. 4, a second method of assembling the internal tube 1 consists in connecting the different sections, for example 40A and 40B by screwing their ends 42 into a junction sleeve 44 having two internal threads 46 at each of its ends . Preferably, the tapping assemblies 46 and end parts 42 of the sections 40A and 40B are slightly conical to achieve the fixing.
Le procédé consiste donc, une fois que l'excavation est réalisée, à introduire les différents éléments de tronçons du tube externe 2. Les uns sont fixés aux autres successivement, par exemple par vissage de leurs extrémités respectives qui se chevauchent, au moyen de plusieurs vis à chaque jonction. Ainsi, les tronçons sont enfoncés dans l'excavation les uns après les autres, tout en étant fixés à l'entrée de l'excavation.The process therefore consists, once the excavation is carried out, of introducing the various elements of sections of the outer tube 2. The ones are fixed to the others successively, for example by screwing their respective overlapping ends, by means of several screw at each junction. Thus, the sections are driven into the excavation one after the other, while being fixed at the entrance to the excavation.
La deuxième opération consiste à introduire les différents tronçons constituant le tube interne 1, fixés les uns aux autres, soit par un manchon de jonction 44, soit par soudage, comme illustré à la figure 3. Les espaceurs 12 permettent donc de centrer le tube interne 1 par rapport au tube externe 2.The second operation consists in introducing the different sections constituting the internal tube 1, fixed to each other, either by a junction sleeve 44, or by welding, as illustrated in FIG. 3. The spacers 12 therefore make it possible to center the internal tube 1 relative to the outer tube 2.
Le remplissage de l'espace annulaire 3 de la figure 1 peut alors avoir lieu par injection par le fond (vers l'avant) de l'alvéole une fois les deux tubes 1 et 2 mis en place. L'épaisseur de l'espace annulaire 3 entre les deux tubes est à ajuster en fonction des performances attendues en matière de neutralisation de la transition acide, de limitation de l'accessibilité à l'oxygène et d'amélioration de la résistance mécanique de l'ensemble.The filling of the annular space 3 in FIG. 1 can then take place by injection through the bottom (towards the front) of the cell once the two tubes 1 and 2 are in place. The thickness of the annular space 3 between the two tubes is to be adjusted as a function of the performance expected in terms of neutralization of the acid transition, limitation of accessibility to oxygen and improvement of the mechanical resistance of the 'together.
Avantages de l'inventionAdvantages of the invention
Du point de vue de la constructibilité, le procédé de l'invention présente une alvéole élaborée à partir de composants fabriqués en série et de procédés d'assemblage déjà qualifiés industriellement.From the point of view of constructability, the method of the invention has a cell developed from components manufactured in series and assembly methods already qualified industrially.
L'assemblage des différents tronçons constituant le tube interne 1 et le tube externe 2 peut avoir lieu conjointement, ceci permettant de gagner du temps.The assembly of the different sections constituting the inner tube 1 and the outer tube 2 can take place jointly, this making it possible to save time.
Les deux types de procédé d'assemblage des tronçons du tube interne 1 proposés présentent une étanchéité plus sûre à court, moyen et long terme. De plus elles permettent, entre autres, de tourner et de tirer l'ensemble, ce qu'un montage par emboîtement ne permettrait pas. Ainsi, la tenue mécanique du double tubage complet d'une alvéole de stockage est grandement améliorée. Cette dernière ne présente plus de point de faiblesse..The two types of method for assembling the sections of the internal tube 1 offered have a more secure seal in the short, medium and long term. In addition they allow, among other things, to rotate and pull the assembly, which a fitting assembly would not allow. Thus, the mechanical strength of the complete double casing of a storage cell is greatly improved. The latter no longer has any weaknesses.
Les opérations de remplissage de l'espace annulaire 3 par le coulis sont largement simplifiées et très homogènes.The filling operations of the annular space 3 with the grout are greatly simplified and very homogeneous.
L'homogénéisation du remplissage de l'espace annulaire 3 permet d'éviter la création de zones de corrosion localisées.The homogenization of the filling of the annular space 3 avoids the creation of localized corrosion zones.
Il n'y a aucun point de contact entre le tube externe et le tube interne.There is no point of contact between the outer tube and the inner tube.
Claims (5)
Priority Applications (1)
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| FR1656173A FR3053519B1 (en) | 2016-06-30 | 2016-06-30 | METHOD FOR FORMING AND INSTALLING IN SITU A DOUBLE TUBING OF A SUBTERRANEAN RADIOACTIVE WASTE STORAGE ALVEOLE |
Applications Claiming Priority (2)
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Also Published As
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