À l’horizon 2040, des milliers de colis en béton renfermant des déchets de moyenne activité à vie longue (MA-VL) doivent trouver leur place dans les profondeurs des tunnels du Centre de stockage géologique des déchets radioactifs (Cigéo) à Bure. Dans l’attente des autorisations préalables à sa concrétisation, l’Andra a démontré, le 29 février, les différents aspects techniques de ce projet, notamment la surveillance du stockage nécessitant un suivi régulier de l’état des colis et des alvéoles de stockage. L’occasion pour l’Agence de dévoiler un nouvel outil téléopéré capable de se déplacer sur toutes les faces externes des colis et entre les colis, facilitant l’exploration des zones radioactives et confinées à venir. Focus sur le fonctionnement de ce robot en test depuis 2023.
Cigéo ambitionne la mise en place de tunnels de stockage creusés à 500 mètres de profondeur, où les colis de déchets seront déposés à l'aide d'un pont stockeur se déplaçant sur rail, les empilant couche par couche sur trois niveaux. Outre le bon empilement de ces déchets, un contrôle régulier devra être effectué, tant pendant le remplissage que lors de l'achèvement du couloir de stockage, afin de prévenir tout dommage ou déplacement des parois ou des colis. Toutefois, « une fois qu’il sera rempli, le volume libre à l'intérieur du couloir de stockage entre, sur les côtés et au-dessus des colis, sera limité d’environ 10 centimètres ce qui complique cette tâche de surveillance », commente Yves Lorillon, ingénieur en process mécaniques à l’Andra.
Dès lors, l'impératif de développer un moyen d'inspection spécifique à ce type de stockage souterrain se fait sentir, tenant compte de nombreuses contraintes techniques et de sûreté, telles que le rayonnement des colis, la circulation restreinte dans les ouvrages souterrains et la détection des éventuels gaz s'échappant des colis. Face à ces exigences, « la robotisation de la mission s'est rapidement imposée, souligne l’ingénieur. Le problème, aucun robot actuellement sur le marché ne répond aux spécificités du futur projet Cigéo ».
Un robot, trois brevets
Afin de concevoir un outil adapté à cette mission, l'Andra a sollicité l'expertise de Bouygues Construction Expertises Nucléaires. La filiale de Bouygues Construction a mis au point en 2022 le robot « Rideau », un robot composé de trois éléments principaux, protégés par trois brevets distincts.
Il dispose d’une tête d'inspection, mesurant 80 mm d'épaisseur et 200 mm de largeur, qui est équipée de capteurs de mesure, tels que des sondes de débit de dose, des caméras PTZ, un télémètre laser et une sonde de température. Celle-ci est reliée à une première chaîne, nommée chaîne « glissière », qui permet un positionnement précis de la tête au niveau des colis à inspecter. La seconde chaîne, appelée « rideau », coulisse dans la première, assurant l'alimentation en énergie de la tête et son déplacement sur la surface des colis à inspecter.
Télécommandé, ce robot devrait permettre à l'Andra de collecter des données exhaustives sur l'espace entre les colis, de détecter des anomalies de température et de débit de dose de radiation, de repérer d'éventuels défauts sur les colis, et de surveiller les conditions atmosphériques et sonores, comme la présence de fumée ou de bruits inhabituels dans les différentes galeries de stockage.
Articulation dans deux sens opposés
La singularité de ce robot réside dans son architecture. La tête d'inspection est dotée de « deux modules autotractés, articulés deux à deux au niveau d'une articulation, et des moyens moteurs pour pivoter les modules autotractés l'un par rapport à l'autre au niveau de l'articulation dans au moins deux sens opposés », résume Yves Lorillon. Chaque module comprend des moyens d'entraînement configurés pour déplacer le module dans une direction perpendiculaire à ses axes d'articulation. Ces moyens d'entraînement comprennent deux roues situées aux extrémités transversales opposées du module associé, chacune étant entraînée par un moteur indépendant. Ainsi, chaque module est configuré pour être piloté de façon indépendante pour ajuster la trajectoire de la tête d’inspection en fonction de sa zone.
De plus, équipé de « palpeurs », ces petits doigts mécaniques de quelques centimètres se déploient permettant au robot de remonter après avoir plongé entre les colis. « Connectée à un codeur numérique, la tête permet à l'opérateur de mieux appréhender l'espace inter-colis, facilitant ainsi le déploiement des palpeurs et la manipulation du robot dans cet environnement restreint », précise l’ingénieur.
Grâce à cette combinaison de caractéristiques, « Rideau » est en mesure d'assurer une inspection minutieuse des colis, quel que soit leur position, leur configuration ou l’état de remplissage de l’alvéole. « L’une de ses forces est sa capacité à prendre des angles de 90° grâce à son architecture mécanique et aux deux chaînes porte-câbles synchronisées, ce qui lui confère une polyvalence inégalée, permettant une inspection exhaustive de l'ensemble des colis », note-t-il.
De nouvelles fonctionnalités à venir
Depuis 2023, l'Andra mène une campagne d'essais dans ses locaux situés dans le Creusot (Saône-et-Loire) pour tester le fonctionnement de ces outils d'inspection, simulant un environnement similaire à celui du futur Cigéo, afin de vérifier leur aptitude à évoluer dans ce milieu complexe. Les colis MA-VL sont représentés, sans déchets radioactifs, à l’aide de blocs de béton typiques des futurs colis qui seront enfouis, soit environ 1,5 mètre de long par 1,5 mètre de large et 2 mètres de haut, empilés en trois rangées sur trois couches. « Nous avons validé le fonctionnement de ce premier prototype, et nous envisageons désormais d’ajouter de nouvelles fonctionnalités pour l’optimiser », indique Yves Lorillon.
Première optimisation en vue, la détection automatique par l’intelligence artificielle des éclats ou fissures dans les bétons. « En créant artificiellement des défauts, nous allons apprendre progressivement au robot la capacité d’inspecter automatiquement l’état des colis enfouis », ajoute-t-il. Dans cette zone confinée, l’Andra anticipe également une possible contamination de l’air dans l’alvéole. Son équipe de recherche entend équiper le robot d’un outil de prélèvement pour identifier la zone et localiser précisément le colis responsable d’une potentielle radiation de la galerie.
« C’est vers ce type d'évolution de nos robots que l’on se dirige pour couvrir différentes situations dans l'alvéole de stockage souterrain », glisse l’ingénieur qui projette une utilisation de « Rideau » à partir de 2040, avec le dépôt du premier colis de déchets radioactifs.
