Avancement des travaux fran

1
Avancement des travaux français sur laval du
cycle nucléaire. Stockage souterrain des
déchetsGhislain de MarsilyProfesseur à
lUniversité Paris VIECOLE DES MINES DE
PARIS14 JUIN 2005
2
Fonctionnement pendant un an dun réacteur 900
MWé à 70 de charge, Production 5,52 TWhé, avec
retraitement à La Hague, pertes U-Pu 0,12
3
Du minerai au combustible
4
Cycle en réacteur et retraitement
5
235
236
238
Inventaire en radionucléides avant et
après passage en réacteur
6
U, Pu, Actinides
7
Produits de fission
Période
kg/TWhé kg/an
8
(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
13
Volume des déchets

• Déchets A (Faible activité, teneur limite en
  émetteurs alpha), origine majeure EDF
  1 million de m3
• Déchets B (Moyenne activité, vie longue,
  émetteurs alpha), origine majeure Cogéma 100
  000 m3
• Déchets C (Haute activité Vie longue) verres et
  combustibles usés EDF 10 000 m3
• Déchets TFA, site de Morvilliers, démantèlement
  plusieurs millions de m3

14
Historique de la recherche

• Années 50 Ac des Sc. US dit stockage
  géologique , des mines de sel du Kansas sont
  étudiées.
• Autres propositions
• Envoi dans lespace (fusées, canon)
• Glaciers de lAntarctique
• Zones de subduction (plaque tectonique
  plongeante)
• Entreposage dans des déserts
• Transmutation

15
(No Transcript)
16
Historique de la recherche, suite

• Années 60 un forage de reconnaissance fait par
  le CEA sous lusine de La Hague, prises de
  contact avec les MDPA
• 1973 Groupe Bertrand Giraud, rapport Gruson
  pour le Min. Environnement entreposage,
  stockage
• Annés 70 lancement dun programme de recherche
  Européen. Carte des formations potentielles en
  Europe faite par le BRGM.

17
Historique de la recherche, suite

• Années 70, suite
• -France, Angleterre Granite
• -Belgique, Italie Argile
• -Allemagne, Hollande Sel
• -Début du programmes international Seabed
  (stockage dans les fonds sous-marins, la France y
  participe ce programme conduira à interdire
  limmersion des déchets A en mer, que la France
  et surtout lAngleterre ont pratiqué arrêt des
  recherches vers 1985 par décision de la
  Convention de Londres (Droit de la Mer)

18
(No Transcript)
19
Aquifère
Formation hôte
Aquifère
20
Rôle de la formation hôte

• Protéger des accidents de la surface
• Assurer un environnement stable et favorable à
  lintégrité des barrières ouvragées sur des
  durées très longues
• Après dégradation des barrières ouvragées,
  ralentir la migration des radionucléides dans
  lenvironnement
• Faible vitesse découlement,
• Grande porosité deau immobile
• Capacité dadsorption et dinsolubilisation
• Dilution et retard des radionucléides avant
  retour à la biosphère

21
Historique de la recherche, suite

• Fin années 70 recherches de sites granitique en
  France, massifs A et B secrets en Bretagne,
  forage profond dAuriat dans le Massif Central,
  expériences en laboratoire dans la mine de
  Fanay-Augères, près de Limoges
• Tentative douverture dun site de stockage de
  déchets A sur le site de la Mines des Bois Noirs
  (ex mine duranium),fortes protestations

22
Historique de la recherche, suite

• Années 1980 Commissions Castaing
• Non remise en cause du retraitement
• Stockages de déchets A, RFS, choix du site de
  Soulaines (sables sur argiles)
• Elargissement du choix de types de roche
• Rapport Goguel sur les critères de choix de
  sites, RFS stockages profonds
• Lancement dun programme du CEA sur 4 types de
  roches
• Sel de Bresse
• Argiles du Toarcien près de Laon
• Ardoises près dAngers, en Vendée
• Granite en Bretagne

23
Historique de la recherche, suite

• Forte opposition en Vendée, en Bresse
• Moratoire du Gouv. Roccard 1988
• Mission confiée à M. Christian Battaille, Député
  du Nord
• Loi de 1991 sur les déchets nucléaires
• Axe 1 séparation poussée et transmutation
• Axe 2 stockage géologique, réversible ou non,
  construction de Laboratoires souterrains pour
  ausculter les roches
• Axe 3 entreposage de longues durée (300 ans)
• (Entrevue avec Straus-Kahn)
• Fixe 15 ans de recherche (1992-2006)
• Création de lANDRA, EPIC sous la tutelle de
  lIndustrie, la Recherche et lEnvironnement
• Création de la CNE
• Commission Nationale dEvaluation
• relative aux recherches sur la gestion des
  déchets radioactifs

24
La CNE

• 12 membres, 6 nommés à parité par lAssemblée et
  le Sénat, dont au moins 2 étrangers, sur
  proposition de lOPECST
• 6 membres nommés par le Gouvernement
• 4 sur proposition de lAcadémie des Sciences
• 2 sur proposition du Conseil Supérieur de la
  Sûreté et de lInformation Nucléaire
• Rédige chaque année un rapport sur lavancement
  des recherches, remis au Gouvernement et au
  Parlement
• Rédige pour 2006 un rapport global sur les
  recherches et leurs conclusions, pour contribuer
  à préparer un projet de Loi à examiner en 2006

25
Environ 100 pages
26
La CNE, suite

• Bernard Tissot, Président
• Pierre Berest
• Robert Dautray
• Jean-Claude Duplessy
• Robert Guillaumont
• Juan-Manuel Kindelan (Espagne)
• Jacques Lafuma
• Jean Lefèvre
• Ghislain de Marsily
• Olivier Pironneau
• Jean-Paul Schapira
• Claes Thegerström (Suède)

27
La CNE, suite

• Mode de fonctionnement auditions des acteurs
  de la Loi (ANDRA, CEA, COGEMA, EDF,), environ
  120 auditions et 100 réunions de travail en 11
  ans
• Visite des installations de recherche Françaises
  dans les trois axes de la Loi
• Visites similaires en Allemagne, Suède, Finlande,
  USA, Canada, Hollande, Espagne
• Rendez-vous annuel avec les CLIS des sites Andra

28
Historique de la recherche, suite

• Mission de recherche de sites potentiels confiée
  au Député Bataille par le Gouvernement
• Concertation avec les Assemblées Territoriales
• Choix de quatre départements Gard, Vienne,
  Meuse, Haute Marne
• Réduction à trois zones en 1994
• Argile du Callovo-Oxfordien, site de Bure,
  confins Meuse / Haute Marne
• Granite sous recouvrement sédimentaire, seuil du
  Poitou, Vienne
• Silts argileux, Marcoule, Gard

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Parenthèse étranger ?

• US déchets B militaires, stockage dans le sel,
  WIPP au nouveau Mexique, ouverture du site au
  stockage fin des années 1990
• US initialement, trois roches (Basalte, Etat de
  Washington, près de Hanford sel, Texas Tuffs
  volcaniques, Yucca Mountain, Nevada, dans
  lenceinte du terrain militaire de tests aériens
  et souterrains des armes nucléaires, près de Las
  Vegas. Combustibles irradiés et verres
• Choix réduit à YM en 1980, trop cher.

30
(No Transcript)
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(No Transcript)
32
(No Transcript)
33
Parenthèse étranger, suite

• Suède et Finlande granite, combustibles non
  retraités insérés dans un conteneur de cuivre
  épais. Labo expérimentaux de Strippa et dÄspö.
• Allemagne Dôme de sel de Gorleben, en panne
  (très forte opposition locale), verres et CU
• Allemagne Formation calcaire sous couche
  dArgile, mine de Conrad, déchets B, approuvée
  par les autorités de sûreté, mais en panne

34
Parenthèse étranger, suite

• Belgique Creusement dun Laboratoire dans
  largile a Mol (Centre Nucléaire)
• Angleterre projet de stockage dans des
  formation volcaniques près de Sellafield (usine
  de retraitement), Verdict dune Commission de
  planning local défavorable, échec. Vagues projets
  de reprendre la réflexion (Commission sénatoriale
  Flower)
• Canada granite, Commission Seaborn, échec.
  Arrêt. Réflexion en cours

35
Parenthèse étranger, suite

• Suisse recherches initiales sur le granite,
  tunnel expérimental de Grimsel, arrêté. Verres et
  CU.
• Tentative de création dun stockage de déchets B
  dans les Marnes de Wallenberg, deux référendums,
  échec
• Recherches dans largile, jugée préférable au
  granite, Site près de Zürich, argiles à Opalines,
  étudiées aussi dans un tunnel routier dans le
  Jura à Mont Terri

36
Parenthèse étranger, fin

• Espagne, Italie, reste de lEurope pas
  grand-chose
• Japon granite, formations volcaniques, argiles.
• Le Japon a opté pour le retaitement
• Corée granite
• Russie pas clair, le nettoyage des sites
  contaminés et la première priorité

37
Déroulement en France

• Axe 1 séparation des actinides mineurs faisable
  au niveau du laboratoire avec des molécules
  extractantes en phase liquide
• Transmutation, faisabilité scientifique très
  préliminaire, SuperPhénix, Phénix, retards
• Deux voies possibles,
• En réacteurs à neutrons rapides 2040..
• En réacteurs rapides sous-critiques dédiés,
  couplés à un accélérateur projet Européen

38
Déroulement en France, suite

• Axe 3 Entreposage de longue durée
• Durée en 100 à 300 ans
• Choix de conteneurs, compatibles avec un
  transfert ultérieur en site de stockage
• Concepts en surface (casemates)
• Concepts en sub-surface (flanc de colline)
• Faisabilité industrielle acquise sur 100 ans
• Faisabilité bien dégrossie sur 300 ans
• Concept de reconstruction périodique de
  lentrepôt tous les 300 ans jusquà 8, mais
  problèmes sociétaux.

39
Axe 2, stockage

• Bonne progression des travaux sur les 3 sites
  retenus, jusquen 1998. Géophysique, forages
  depuis la surface. Dépôt des demandes
  dInstallation des Laboratoires sur les 3 sites
• Avis négatif de la CNE sur le granite de la
  Vienne
• Décision du Gouvernement de retenir Bure (MHM),
  dabandonner la Vienne sur les recommandations de
  la CNE, et retrait du dossier Gard sous la
  pression des vignerons.
• Demande à lAndra de proposer un nouveau site
  granitique

40
Axe 2, stockage

• Granite sélection de 172 massifs granitiques
  potentiels, réduction par critères successifs à
  15 sites (Massif Central, Bretagne), tenus
  secrets
• Mission granite confiée à trois
  Hauts-fonctionnaires (CM, CGR, Préfet)
• Echec de la Mission Granite
• Décision du Gouvernement de charger lAndra
  détudier les granites en collaboration avec des
  Pays étrangers, et de regarder la transposabilité
  des résultats aux granites Français

41
Recherches à Bure

• interprétations des données des 68 forages
  pétroliers existants, et de 1300km de profils
  sismiques 2D existants 
• réalisation et interprétation de trois profils
  sismiques 2D de haute résolution supplémentaires
  (dune longueur de 15km) 
• réalisation et interprétation dune campagne
  sismique 3D sur une surface de 4 km²
  linterprétation de ces données permet de bâtir
  une image tridimensionnelle du sous-sol, à la
  manière dune tomographie médicale par scanner 
• réalisation de 27 forages dans le secteur, sur
  une longueur totale forée de 5 km, et où 4,2 km
  de carottes de roche ont été récupérées, dont 2,3
  km dans le Callovo-Oxfordien. 23 de ces forages
  sont verticaux et 5 sont déviés, ce qui a permis
  une meilleure reconnaissance de la formation
  selon la direction horizontale et de rechercher
  la présence éventuelle de fractures dorientation
  verticale, dont la présence était parfois
  soupçonnée, et que des forages verticaux ne
  pouvaient pas recouper  en revanche, les forages
  horizontaux et déviés, bien orientés, ne
  pouvaient les manquer 

42
Recherches à Bure, suite

• prélèvement de 22.700 échantillons de roches,
  dont 5.300 échantillons ont été analysés en
  laboratoire 
• prélèvement et analyse de 7.300 échantillons
  deaux de la plupart des forages réalisés, à
  différents niveaux sur la verticale, pour
  reconnaître les fluides présents dans les
  différentes formations géologiques présentes
  au-dessus de la couche cible, au sein de
  celle-ci, et en dessous  des mesures locales de
  la perméabilité des niveaux rencontrés ont
  également été effectuées in situ, par injection
  ou pompage deau, sur environ 50 chambres de
  mesure
• fonçage de deux puits daccès à la couche, pour
  pouvoir y construire le laboratoire Souterrain 
  le puits dit Auxiliaire, est arrivé à sa
  profondeur nominale, 490 m, en octobre 2004 
  dans le puits dit Principal, une galerie
  expérimentale est opérationnelle depuis novembre
  2004 à la profondeur de 445 m. Le puits est
  actuellement (début juin 2005) à la profondeur de
  470 m environ, et devrait arriver à sa base, à
  490 m, en octobre 2005 après la réalisation des
  expérimentations qui y sont prévues 

43
Recherches à Bure, suite

• levés géologiques détaillés tout au long du
  fonçage de ces puits, par une équipe de géologue,
  après chaque volée, pour reconnaître dans le
  détail les formations traversées, les
  photographier, échantillonner les roches et les
  fluides, observer les éventuelles fractures ou
  anomalies qui pourraient se présenter  mesure en
  continu des débits deau parvenant aux puits
  pendant leur fonçage issus des formations
  géologiques traversées 
• creusement dun galerie horizontale expérimentale
  en T, appelée  la niche , à partir du puits
  principal, à la profondeur de 445 m, (partie
  supérieure du Callovo-Oxfordien  cette galerie,
  dune longueur cumulée de 35 m, a permis de voir
  sur une grande surface la roche, dobserver son
  comportement mécanique, et dy mettre en place
  des expériences  elle a en effet été équipée de
  40 forages horizontaux, verticaux ou déviés,
  dune longueur de 10 à 15 m chacun, pour y
  installer des instruments de mesure et
  dexpérimentation

44
Recherches à Bure, suite

• les expériences mises en œuvre dans cette niche
  ont débuté fin janvier 2005, et visent à  (i)
  reconnaître le comportement mécanique de la roche
  dans le temps, en particulier lors de la
  prolongation du fonçage du puits principal  (ii)
  recueillir des fluides au sein de la roche cible
  (en cours)  (iii) lancer une expérience de
  migration de solutés par diffusion au sein de la
  roche cible (en cours), qui permettra destimer
  in situ les coefficients de diffusion de divers
  solutés ainsi que certains coefficients de
  rétention par la roche 
• lancement en mars 2005 dune seconde expérience
  de migration de solutés par diffusion dans la
  roche in situ, à partir dun forage fait depuis
  la surface  cette opération techniquement très
  difficile, est une  première mondiale  qui doit
  être saluée et dont les résultats seront très
  importants pour conforter ceux obtenus à partir
  de la  niche  ou de la galerie du fond 

45
Recherches à Bure, suite

• creusement dautres galeries expérimentales à la
  profondeur de 490 m à partir du puits auxiliaire,
  c'est-à-dire à peu près au milieu de la couche
  cible, ce creusement, actuellement en cours,
  devrait être achevé au plus tard en décembre
  2005, il permettra de poursuivre lobservation
  directe de la roche, sur une longueur de galerie
  cumulée de 200 m de plus, les expériences
  supplémentaires suivantes y seront mises en
  place  (i) caractérisation et tentative
  dinterruption de la zone endommagée de la roche
  entourant la galerie, du fait de lexcavation 
  cette zone, appelée communément lEDZ (Excavation
  Disturbed Zone, en Anglais), joue un rôle
  fondamental dans le comportement dun éventuel
  stockage en formation géologique  (ii) poursuite
  de la caractérisation mécanique à long terme de
  la roche cible  (iii) mesures in situ de la
  conductivité thermique de la roche  (iv)
  échantillonnage des eaux interstitielles de la
  roche, mesures de la perméabilité  (v) nouvelles
  expériences de diffusion in situ.

46
Géologie

• Coupe Est-Ouest du Bassin de Paris

47
(No Transcript)
48
(No Transcript)
49
Concepts de Stockage
50
Installations dun stockage

• Installations de surface (installations
  nucléaires, bâtiments techniques et
  administratifs, verse)
• ? examen des principes sur la base du retour
  dexpérience industriel existant
• Ouvrages de liaison jour / fond
• ? étude de la conception (dimensionnement,
  équipement, réalisation)

• Installations souterraines (zone daccueil
  fonds, galeries de liaison, zones de stockage)
• ? étude de la conception (dimensionnement,
  équipement, construction) et de lexploitation

51
Surface les installations nucléaires

• Installation daccueil des colis primaires
  réception des emballages de transport et
  déchargement des colis primaires
• Bâtiments dentreposage capacité tampon afin de
  réguler en entrée les fluxà stocker

• Ateliers de conditionnement conditionnement
  des colis primaires en colis de stockage (B, C et
  CU)
• ? préfabrication est privilégiée et les
  opérations en cellule sont limitées au maximum
  (mise en place des colis primaires dans les colis
  de stockage, fermeture des colis de stockage)

52
Fond organisation des architectures souterraines

• Architecture horizontale et positionnement au
  milieu de la formation
• Un fractionnement du stockage
• - séparation des zones de stockage des différents
  déchets (B, C, CU) afin de limiter les
  interactions (environ 250 mètres entre chaque
  zone).
• organisation en modules indépendants (distance
  de garde de lordre de 50 mètres) afin de
  permettre une progressivité de la construction,
  une flexibilité de la gestion du stockage
• Architecture borgne auxdifférentes
  échelles(zones,modules, alvéoles)
  etregroupement des accès

53
Les ouvrages de liaison jour / fond

• Quatre puits pour quatre fonctions distinctes
• puits de descente des colis (cage de capacité 110
  tonnes)
• puits de descente du personnel, pouvant aussi
  assurer le transport de petit matériel - puits
  dentrée dair
• puits de service - cage capacité de 40 t
  (déblais, gros équipements, matériaux). Fonction
  de puits de secourspour le personnel et lentrée
  de lair
• puits de ventilation pour le retour dair, avec
  fluxséparés (zones à activités minières et
  désenfumageen cas de situation accidentelle,
  zones nucléariséesavec filtration.
• Les diamètres utiles des puits sont denviron 6 à
  12 mètres, correspondant à des diamètres
  classiques dinstallations minières.
• Léquipement des puits est de type cage,
  contrepoidset poulie à friction Koepe
  largement éprouvédans le monde minier et ayant
  démontré sa fiabilité.

54
Une descenderie étudiée en variante

• Une descenderie présente lavantage dune plus
  grande souplesse dutilisation car ne nécessite
  par de rupture de charge et est moins
  techniquement contraignante.
• Toutefois les flux quil est possible de
  transporter sont généralement plus faibles (durée
  de descente/remontée supérieure et capacité plus
  faible).
• Possible au regard des caractéristiques du site
  terrains de recouvrement peu aquifères et de
  bonnes propriétés mécaniques, profondeur de 500
  mètres plutôt élévée mais pas sans précédent.

• Descenderie peut être intéressante pour la
  fonction de service et la fonction de
  transport des colis
• A ce stade, la descenderie nest pas retenue en
  référence mais est considérée comme une variante
  possible.

55
Fond réseau de galeries

• séparation des activités de construction et des
  activités dexploitation nucléaire galeries
  dédiées au flux pour la construction, dautres
  pour le transport des colis de déchets.
• ventilation des ouvrages souterrains
  alimentation en air frais par les galeries en
  pleine section et retour dair soit par des
  gaines prévues à cet effet dans les galeries soit
  par des galeries dédiées.
• A ce stade des études le réseau comprend 4 à 5
  galeries pour le stockage des déchets B et C (1
  pour le retour dair si besoin, 1 à 2 pour le
  transfert des colis, 2 à 3 pour les activités
  minières). Deux galeries complémentaires
  pourraient être nécessaires pour le stockage des
  CU
• La diamètre excavé des galeries est de lordre de
  7 mètres

56
Fond alvéoles de stockage

• Alvéoles de déchets B tunnels horizontaux de
  250 mètres de long et de diamètre 10 à 11 mètres.
  Les colis de stockage sont empiléssur plusieurs
  niveaux.
• Alvéoles de déchets C tunnels horizontaux sans
  barrière ouvragée (diamètre excavé de0,70
  mètre) de longueur environ 40 mètres variante
  avec barrière ouvragée.
• Alvéole de combustibles usés tunnels
  horizontaux avec barrière ouvragée(diamètre
  excavé denviron 3 mètres)de longueur environ 40
  mètres.

57
Emprises souterraines

• Emprises résultent de la prise en compte des
  critères de dimensionnement géotechniques,
  thermiques et des distances de garde retenues
  entre modules
• Durées dentreposage préalables considérées
• 60 ans pour les C1 et C2, 70 ans pour les C3 et
  C4,
• 60 ans pour les CU1(UOX) et 90 ans pour les CU2
  (MOX)

Scénario S1a Scénario S2
58
Influence de la durée dentreposage sur les
emprises

• Pour des durées dentreposage inférieures à
  celles considérées, les emprises nécessaires
  augmentent très fortement.
• Par exemple lemprise nécessaire pour stocker les
  colis C1/C2 augmente de plus de 50 pour une
  durée dentreposage préalable de 50 ans.
• Au-delà de 150 ans dentreposage leffet sur
  lemprise satténue fortement.

59
Coûts du stockage

• Données rares Il existe un rapport de la Cour
  des Comptes, selon trois scénarios
• S1a retraitement de tous les combustibles usés
• S1b retraitement des UOX et stockage des MOX
• S2 arrêt du retraitement en 2010 et stockage de
  tous les combustibles usés après cette date

60
Coûts du stockage, suite(en milliards dEuros,
valeur 2003)

• Chiffrage de 1996 14,704
• Chiffrage de 1998 21,284
• Chiffrage de 2003
• Scénario S1a 15,946 à 24,332
• Scénario S1b 25,237 à 41,435
• Scénario S2 34,670 à 58,035
• Travail en cours à la DGEMP sur ce point

61
Autres Avis

• CLIS de Bure Relations cordiales avec la CNE
  jusquà il y a peu
• Incident doctobre 2004
• Etude IEER (Bureau détudes US) commanditée par
  le CLIS
• Pétition pour organiser un référendum local
• Etude OCDE commanditée par le Gouvernement
• Rapport de lOffice Parlementaire de Mars 2005
• Rapport de la CNE fin juin 2005
• Rapports finaux de lAndra fin Juin 2005
• Quid du second Laboratoire ?
• Mission de la Commission du Débat Publicdici
  décembre
• Rapport de la DGEMP, de la DGSNR à venir
• Rapport complémentaire de la CNE début 2006
• Projet de loi début 2006
• Calendrier électoral 2006-2007.

62
(No Transcript)
63
Avis de lOPECTS

• Privilégier la séparation-transmutation et
  poursuivre les recherches sur ce sujet
• Choisir loption du stockage géologique
  (enfouissement) réversible
• Construire un entreposage de longue durée pour
  assurer une gestion sûre et centralisée des
  déchets permettant de disposer du temps
  nécessaire à la mise en place dune solution
  définitive

64
(No Transcript)
65
Ben Cramer et Camille Saïsset

• Le nucléaire ne se soucie pas du principe de
  linertie, pourtant à la base de la science
  moderne. De linertie qui va mettre les déchets
  en mouvement et un jour, faire remonter les
  radioéléments à la surface. Où là, ils se
  faufilleront dans les mécanismes vivants,
  irradiant au passage ceux quils croiseront avec
  ce qui leur restera dactivité.

66
Enquêtes Sociologiques

• Le public ne croit pas que la science soit
  capable de prévoir un comportement sur 1 million
  dannées cest présomptueux.
• La crainte dun séisme, de création dune faille
  nouvelle qui vienne libérer la radioactivité est
  forte.
• Lenfouissement est vu comme un abandon de nos
  responsabilités.

67
Suite des opérations

• Si le Parlement décide de poursuivre la voie du
  stockage géologique, et si le site de Bure est
  retenu, il reste encore à faire
• Poursuite des essais dans le Laboratoire
  souterrain existant essais de diffusion, essais
  thermo-mécaniques, devenir des gaz de corrosion,
  EDZ, perturbation géochmiques, ingénierie de la
  construction et de la manutention.
• Reconnaissance et caractérisation de la zone
  potentielle de stockage, sur 20 km² à choisir
  parmi 200 km² géophysique, sondages, nouveaux
  puits, galeries de reconnaissance ceinturant la
  zone choisie.
• Dépôt et instruction par la DGSNR dune demande
  de construction et dexploitation dun stockage.