Source : AIE

1. L’ÉNERGIE NUCLÉAIRE DEPUIS 40 ANS Source : AIE

2. 55 Mtoe = 640 TWh

4. L’ÉVOLUTION PRÉVUE Source : AIE

6. Enrichissement Fabrication du combustible Énergies renouvelables Réacteurs Chimie Recyclage fabrication du combustible MOX Traitement du combustible usé Services Transmission AUTRES SOURCESDE PRODUCTIOND’ÉNERGIE Distribution Pôle Amont Pôle Réacteurs et Services Pôle Aval Pôle Transmission & Distribution

7. Équilibre offre – demande 90000 Besoins Réacteurs 80000 70000 60000 Déstockages 50000 HEU 40000 30000 20000 Production primaire 10000 0 1989 1992 1995 1998 2001 2004 2007 2010 2019 1986 2016 2013 1980 1983 En 2015, près de 60% de la production primaire devra être assurée par des capacités nouvelles Source: AREVA Offre et demande d’Uranium

8. Les acteurs majeurs de la production d’uranium représentent 3/4ème de la production mondialeChiffres 2007

9. Des objectifs ambitieux Doubler la production Devenir premier fournisseur mondial

10. AREVA est présent sur les zones clés Finland Canada Russia Germany Kazakhstan France Mongolia USA Niger Senegal CAR Gabon Australia Namibia South Africa Mines operating Offices Mines reclamation Exploration Mining projects under development

12. Influence de la congélation des terrains sur la stabilité des ouvrages Mines d’uranium de McArthur River et Cigar Lake, Canada. Travail d’option encadré par A. REJEB (AREVA NC, DRD) et M. HADJ-HASSEN (ENSMP) Jean-Félix HUBERT

13. Le bassin d’Athabasca 600 km Situation géographique Athabasca Lake McClean Lake Athabasca Sandstone Basin Midwest Wollaston Lake Cluff Lake Cigar Lake McArthur River ALBERTA Rabbit Lake SASKATCHEWAN Key Lake

14. Le bassin d’Athabasca Géologie des gisements

15. McArthur River : méthode d’exploitation Amas Profondeur : ~530 m Tonnage : ~180 kt U308 (12/2006) Teneur : 21 % Production (2004) : 8,4 kt U308 (~20 % du total)

16. McArthur River : méthode d’exploitation Radioactivité Profondeur : 530 m Profondeur : 640 m Raiseboring : Trou pilote Alésage Comblement Pilot hole Ore zone Reaminghead

17. Source : Zakariae EL MARZOUKI (Travail d’option 2007) Alésage

18. McArthur River : méthode d’exploitation Profondeur : 530 m Profondeur : 640 m Raiseboring : Trou pilote Alésage Comblement Pilot hole Ore zone Reaminghead

19. Cigar Lake : méthode d’exploitation Tonnage : ~100 kt U308 Teneur : 20,7 % Production prévue : 8 kt U308 /an Lentille Contact avec l’aquifère Profondeur : 465 m

20. Cigar Lake : méthode d’exploitation Jetboring : Forages Abattage : eau sous pression Comblement Niveau de congélation Tunnelier

21. Cigar Lake : historique • Début des années 1980 : reconnaissances. • 89-90 : 1er puits. • 91-92 :1ers essais miniers. • Creusement du 2e puits. • 1999 : incident au niveau 465, perte du tunnelier. • Septembre 2006 : reprise du creusement. • Octobre 2006 : ennoyage.

22. La technique de congélation Double rôle : • Constitution d’une barrière étanche. • Renforcement de la roche.

23. La technique de congélation 100500 m3/h 150 kPa 600 kPa , -30°C 5000 kPa -36°C

24. La technique de congélation À McArthur River : murs de congélation

25. La technique de congélation

26. La technique de congélation À Cigar Lake

27. Cadre et objectif du travail Comment déterminer l’influence de la congélation sur la stabilité des ouvrages ? Problème thermique, problème mécanique. Quels modèles adopter ? Acquisition et analyse de données in-situ. Développement et validation d’une approche de modélisation Répondre aux exigences opérationnelles les plus urgentes d’AREVA

28. PLAN DE LA PRÉSENTATION I. Synthèse des travaux antérieurs • Phénomènes physiques • Données disponibles • Modèles existants II. Approche développée • Principe général : étude d’un forage et d’une galerie en axisymétrie. • Cas réel de Mc Arthur River : - Comparaison axisymétrique / plan - Comparaison des résultats avec les données de site Conclusions et perspectives

29. PLAN DE LA PRÉSENTATION I. Synthèse des travaux antérieurs • Phénomènes physiques • Données disponibles • Modèles existants II. Approche développée • Principe général : étude d’un forage et d’une galerie en axisymétrie. • Cas réel de Mc Arthur River : - Comparaison axisymétrique / plan - Comparaison des résultats avec les données de site Conclusions et perspectives

30. I. Synthèse des travaux antérieurs • Bibliographie : - études sur Cigar Lake et Mc Arthur River  modèles et données. - P. Berest, Ph. Weber (coordinateurs), 1988, La thermomécanique des roches, BRGM. École d’été de thermomécanique des roches H. Côté, 2003, Comportement thermo-hydro-mécanique des géomatériaux poreux: approches expérimentales et numériques. Thèse de l’Université catholique de Louvain. • Déplacement au Canada et contacts

31. PLAN DE LA PRÉSENTATION I. Synthèse des travaux antérieurs • Phénomènes physiques • Données disponibles • Modèles existants II. Approche développée • Principe général : étude d’un forage et d’une galerie en axisymétrie. • Cas réel de Mc Arthur River : - Comparaison axisymétrique / plan - Comparaison des résultats avec les données de site Conclusions et perspectives

32. Phénomènes physiques La congélation provoque : • Changement de phase • Variation des caractéristiques thermiques et mécaniques : dilatation / contraction, fracturation thermique. • Mouvements d’eau (succion cryogénique)

33. Phénomènes physiques On fait les hypothèses suivantes : • Le changement de phase est isotherme : on ne tient pas compte de l’eau non-gelée pour T < 0°C. • Il n’y a ni drainage ni succion cryogénique.

34. PLAN DE LA PRÉSENTATION I. Synthèse des travaux antérieurs • Phénomènes physiques • Données disponibles • Modèles existants II. Approche développée • Principe général : étude d’un forage et d’une galerie en axisymétrie. • Cas réel de Mc Arthur River : - Comparaison axisymétrique / plan - Comparaison des résultats avec les données de site Conclusions et perspectives

35. Les données disponibles Parmi plusieurs sources on en retient 2 : 1 par mine. • Cigar Lake : étude de Golder en 2000. • McArthur River : mémoire de Master de T. Smith en 2005

36. Données : Cigar Lake • Terrains non congelés : Essais en laboratoire  C, Φ, E, n, UCS pour grès, argile, socle. • Terrains congelés :

37. Données : Cigar Lake • Cellules de mesure de la pression radiale. • Mesure de la convergence • Cellules de mesure de la déformation longitudinale. • Contrainte radiale dans le soutènement (O.G. : 4 MPa) • Convergence (O.G. : 35 mm) • Moment fléchissant

38. Données : Cigar Lake Mesures : • Excavation dans le terrain non-congelé. • Congélation Difficultés : • La convergence résulte à la fois de la congélation et de l’excavation. • Manque de fiabilité des mesures. Asymétrie.

39. Données : McArthur River Étude de cas n°1 du mémoire de Master de T. Smith. Très peu de mesures : 2 essais en compression simple. Estimation des paramètres grâce à la littérature.

40. Données : McArthur River Recoupe de congélation, pendant la congélation Faisceau de tuyaux de congélation

41. Données : McArthur River Coupe B Thermocouple Extensomètres : M903-01, M903-02

42. Données : McArthur River Les courbes sont dans l’ordre.

44. Données : McArthur River Corrélation entre la diminution de température et l’augmentation de la déformation.

45. Données : McArthur River Fissure dans le béton projeté.

46. PLAN DE LA PRÉSENTATION I. Synthèse des travaux antérieurs • Phénomènes physiques • Données disponibles • Modèles existants II. Approche développée • Principe général : étude d’un forage et d’une galerie en axisymétrie. • Cas réel de Mc Arthur River : - Comparaison axisymétrique / plan - Comparaison des résultats avec les données de site Conclusions et perspectives

47. Modèles existants Cigar Lake • Modélisation thermique, Geoslope (2004) • Rapport de Parsons-Brinckerhoff (1999) • Rapport de Golder (2000) Mc Arthur River • Mémoire de MSc, T. Smith (2006)

48. Calculs mécaniques • Calcul thermique préalable. • Objectifs : obtenir les champs de déplacement et de contraintes  revêtement. • Hypothèses sur la congélation : isotherme, sans drainage • Thermoélasticité. • Géométrie : plane ou axisymétrique.

49. Calculs mécaniques Prise en compte du gonflement lors de la transition eau  glace : • On introduit la valeur du gonflement selon T  calcul compliqué avec le logiciel utilisé (PB) ou • Séparer les phénomènes (Golder)

50. Golder (2000)