La couche argileuse, sur laquelle est construit le Centre, est une barrière naturellement efficace contre la dissémination de radionucléides. Afin de garantir la protection à long terme de l'homme et de l'environnement, le confinement des déchets dans chaque alvéole de stockage est assuré par deux barrières distinctes et complémentaires :
(PEHD) de 2 mm d'épaisseur. La membrane est d'abord placée sur le fond et les bords de l'alvéole avant son exploitation. Lorsque l'alvéole est totalement remplie, elle est recouverte d'une membrane identique qui est thermo-soudée à la première de façon à former une barrière continue et étanche autour des colis de déchets. Cette géomembrane totalement imperméable s'oppose à toute dissémination de la radioactivité pendant plusieurs décennies et à toute rentrée d'eau extérieure (pluie, infiltrations).
La partie inférieure de cette enveloppe correspond aux 5 premiers mètres de la couche d'argile située sous la géomembrane pour laquelle une très faible perméabilité est garantie (au moins 10–9 m/s). La partie supérieure est réalisée avec les matériaux argileux prélevés lors du creusement des alvéoles. Il s'agit d'une couche de 1 à 5 mètres d'épaisseur, mise en forme et compactée mécaniquement pour lui redonner son imperméabilité d'origine (au moins 10–9 m/s).
Après plusieurs dizaines d'années, l'activité des éléments radioactifs à vie courte aura fortement décru, voire totalement disparu. A long terme, le confinement des éléments radioactifs à vie longue et des substances chimiques sera assuré par les propriétés du site argileux.
Les alvéoles de stockage sont creusées au fur et à mesure des besoins dans la couche argileuse jusqu'à une profondeur de 8,5 mètres et sont exploitées une par une. Les 6 premières alvéoles avaient une capacité de 10 000 m3. Des alvéoles "doubles" (26 mètres de large et 174 mètres de longueur) ont été exploitées à partir de 2007. Elles avaient une capacité de de 25 000 m3. En 2010, l'Andra a été autorisée à procéder à une adaptation de la conception des alvéoles de stockage consistant à les approfondir d'un mètre supplémentaire et à raidir leurs pentes internes. La capacité de stockage d'une alvéole passe ainsi à environ 29 000 m3.
Conçu pour protéger les alvéoles de stockage de la pluie pendant leur remplissage, le bâtiment abri est constitué d'une armature métallique surmontée d'une bâche synthétique. Chaque bâtiment abri peut être séparé en plusieurs parties pour être déplacé pour l'exploitation de l'alvéole suivante.


