Capteurs à fibre optique pour la surveillance et l’observation du stockage de
déchets radioactifs en couche géologique profonde
________________________________________________________________________________
S. Delepine-Lesoille, J. Bertrand, S. Buschaert, S. Leparmentier*, J. L. Auguste*, G. Humbert*
Andra, 1-7 rue Jean Monnet,92298 Chatenay-Malabry, France
* XLIM, UMR 7252 CNRS/ University of Limoges, 123 Avenue Albert Thomas, 87060 Limoges
Mots clés (en français) : capteurs à fibre optiques, auscultation des ouvrages d’art
Mots clés (en anglais) : optical fiber sensor, structural health monitoring
L'Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (Andra) est chargée de la gestion à long terme des déchets
radioactifs produits en France. Elle assure la gestion de deux centres de stockage en exploitation acceptant des déchets
de très faible à moyenne activité à vie courte, ainsi que celle d’un centre fermé en phase de surveillance. Les déchets à
vie longue sont actuellement entreposés. Leur stockage définitif est envisagé en couche géologique profonde. Cigéo
(Centre industriel de stockage géologique) sera une installation nucléaire atypique, construite en souterrain et exploitée
sur plus de 100 ans. L’observation et la surveillance de l’environnement et des ouvrages doivent répondre aux besoins
de connaissances nécessaires à l’exploitation du stockage et à sa gestion réversible. Elles contribuent également aux
analyses de sûreté en exploitation et après fermeture.
Le système d’auscultation envisagé doit fournir une caractérisation Thermo-Hydro-Mécanique-Chimique-Radiologique
(THMCR) des phénomènes autour des alvéoles de stockage de déchets radioactifs. Les contraintes à respecter sont
sévères : durée de fonctionnement pluri-décennale sans accessibilité pour maintenance, discrétion (non-intrusivité),
conditions d’environnement localement agressives (température jusqu’à 100°C, débits de dose de l’ordre du Gy/h et
dégagements d’hydrogène). Pour y répondre, les systèmes de mesure sont sélectionnés sur les retours d’expérience
disponibles en surveillance de certains tunnels, des enceintes de confinement de centrales nucléaires, digues et barrages.
Ainsi, les extensomètres à corde vibrante et les sondes de température du type Pt100 seront utilisés pour réaliser des
mesures ponctuelles de déformations et de température respectivement. En parallèle de ces technologies éprouvées, des
systèmes novateurs sont envisagés (cf. figure 1).
L’intérêt majeur des fibres optiques est de fournir une mesure répartie sur de grands linéaires, sans zone morte donc
sans qu’il soit nécessaire d’anticiper la position exacte d’éventuels désordres. De telles caractérisations sont
inaccessibles pour des systèmes composés de capteurs ponctuels, où les volumes des câbles de transmission sont
rapidement incompatibles avec la spécification de « discrétion ».
Figure 1. A gauche : Concept d’instrumentation du chemisage métallique d’une alvéole de stockage de déchets de
haute activité à vie longue, par capteurs à fibre optique. A droite : Réalisation d’un démonstrateur au laboratoire
souterrain de l’Andra
Les systèmes de mesures réparties par fibres optiques sont fondés sur les mesures des rétrodiffusions Rayleigh et
Brillouin (sensibles aux variations de température et aux déformations notamment) ou Raman (sensible à la température
uniquement). Le spectre de rétrodiffusion Brillouin d’une fibre optique standard en silice se décale linéairement avec les