Glossar

 

Laboratoires souterrains

Les laboratoires souterrains offrent aux chercheurs la possibilité de réaliser des expériences à grande échelle.

Lors de ces expériences ou essais, on examine d’une part la roche et son comportement, d’autre part on teste des procédés techniques. Ces expériences délivrent de précieux enseignements pour la construction de dépôts géologiques profonds.

La Nagra possède son propre laboratoire souterrain au Col du Grimsel et participe aux travaux du Laboratoire souterrain du Mont Terri, dans le canton du Jura, dirigé par la Confédération (swisstopo).

Ces deux laboratoires souterrains sont ouverts aux visites de groupe. On peut y observer les travaux de recherche.

Le Laboratoire souterrain du Grimsel se trouve à 1730 mètres d’altitude et 450 mètres de profondeur à l’intérieur du Juchlistock, dans les Alpes suisses. Il est implanté dans les roches granitiques du massif de l’Aar.

On l’atteint par les galeries d’accès de la Centrale d’Oberhasli AG (KWO). Il s’étend sur environ un kilomètre. Il a été construit en 1983 et agrandi en 1995/1997.

Le Laboratoire souterrain du Grimsel permet une collaboration internationale et l’échange de savoir-faire. Il accueille des projets dans tous les domaines des géosciences et permet un dialogue actif avec la population et le monde politique à l’occasion des visites guidées.

Le laboratoire est ouvert aux visites de groupe de mi-juin à mi-octobre.

Photo: DesAir

  1. Laboratoire souterrain du Grimsel
  2. Lac du Räterichsboden
  3. Lac du Grimsel
  4. Juchlistock

 

Géologie du Grimsel

Il y a environ 300 millions d’années, du magma (roche en fusion) est monté de l’intérieur de la Terre et s’est solidifié en roches cristallines à quelque 13 km de profondeur. Lors du refroidissement, le volume de la roche s’est réduit, engendrant de profonds systèmes de failles le long desquels sont montés d’autres fluides, donnant naissance à des roches filoniennes (lamprophyres et aplites).

Pendant les 200 millions d’années qui ont suivi, les roches du massif de l’Aar ont été peu modifiées. Mais au cours de l’orogenèse alpine, il y a environ 40 millions d’années, ce massif a été soumis à de fortes contraintes. Durant l’avancée vers le nord des Nappes alpines, le massif de l’Aar s’est abaissé et a été recouvert. Durant la période de recouvrement maximal (env. 12 km), il a été soumis à des températures et des pressions élevées (450 °C et 300 MPa). C’est au cours de cette phase que la schistosité principale et les zones de cisaillement se sont formées. Au cours de la phase de soulèvement qui a suivi, il y a 16 millions d’années, des failles ou fissures de tension se sont formées dans lesquelles de magnifiques cristaux ont parfois pu grandir. Le massif se soulève encore aujourd’hui, de quelque 0,5 à 0,8 mm par an.

Profil géologique et tectonique le long de la route du Grimsel

  1. Sédiments de la Nappe du Wildhorn (Jurassique / Crétacé)
  2. Sédiments autochtones et parautochtones (du Trias au Tertiaire inférieur)
  3. Massif cristallin d'Innertkirchen
  4. Socle cristallin ancien
  5. Roches volcanoclastiques
  6. Granite de la Mittagfluh
  7. Granite de l'Aar central et méridional
  8. Granodiorite du Grimsel

 

Essais au Laboratoire souterrain du Grimsel

Les différentes conditions géologiques prévalant au Laboratoire souterrain du Grimsel (LSG) (zones de roche faillées et aquifères ou homogènes) sont idéales pour réaliser des essais de diverses sortes. On examine aujourd’hui en priorité l’efficacité et la sûreté des barrières techniques et naturelles des dépôts géologiques profonds. On mène donc au LSG des projets étudiant le concept de dépôt à l’échelle 1:1. Grâce à la zone contrôlée du Laboratoire souterrain du Grimsel, on a pu utiliser des radionucléides pour tester directement dans la roche des modèles de transport de substances radioactives.

Le système de galeries du Laboratoire souterrain du Grimsel

Une petite sélection d’expériences figure sur ce plan :

FEBEX - Essai de démonstration à l’échelle 1:1 du concept de stockage des déchets de haute activité

PSG - Etude de la géométrie des pores de la matrice rocheuse

GMT - Transport gazeux dans les barrières techniques et dans la roche environnante

CRR - Retardement de colloïdes et de radioéléments 

HPF - Panache de pH élevé en roche fissurée 

CFM - Formation et transport de colloïdes et de radioéléments

LTD - Diffusion à long terme de radioéléments

Un projet de recherche international est conduit au Mont Terri, dans le canton du Jura, sous la l’égide de l’Office fédéral de topographie (swisstopo).

La Nagra y participe depuis le début, en 1996.

On réalise au Laboratoire souterrain du Mont Terri des expériences sur la caractérisation hydrogéologique, géochimique et géomécanique de l’ «Argile à Opalinus», ainsi que sur le comportement des barrières techniques.

Les résultats sont utilisés pour évaluer la faisabilité et la sûreté des dépôts géologiques pour déchets radioactifs en roche argileuse, notamment dans l’Argile à Opalinus.

Les installations du Laboratoire souterrain du Mont Terri sont accessibles par la galerie de sécurité du tunnel autoroutier du Mont Terri. Photo: Comet Photoshopping, Dieter Enz

 

Géologie

Durant l’ère du Jurassique, il y a environ 180 millions d’années, de fines particules de boue se sont accumulées au fond d’une mer peu profonde. Durant les millions d’années qui ont suivi, ces dépôts se sont transformés en une argilite pouvant atteindre 150 mètres d’épaisseur, l’Argile à Opalinus. 

Durant le plissement du Jura, il y a environ 10 millions d’années, s’est formé le grand pli (l’anticlinal) du Mont Terri. Cet anticlinal a été poussé vers le Nord-ouest par-dessus le Jura tabulaire de l’Ajoie (chevauchement). C’est pourquoi, dans la région du laboratoire souterrain, les couches ont un pendage d’environ 45 degrés vers le sud-est.

 

Essais

La situation géologique du Mont Terri, avec ses zones faillées et ses zones homogènes, offre un cadre idéal pour des essais de diverses sortes. On y examine aujourd’hui en priorité l’efficacité et la sûreté des barrières techniques et naturelles des dépôts géologiques profonds. On y mène donc des projets étudiant le concept de dépôt à l’échelle 1:1. Dans le laboratoire souterrain, l’usage de radionucléides est autorisé pour tester dans la roche des modèles de transport de substances radioactives. 

Actuellement, environ 48 expériences sont en cours, dont beaucoup sont des essais à long terme qui s’étendent sur plusieurs phases de recherche. Lors de rencontres régulières, les différents partenaires du projet discutent de leurs résultats et fournissent des conseils sur le déroulement et le financement de nouvelles expériences.

Galeries du laboratoire souterrain du Mont Terri

Une petite sélection d’emplacement d’essais figure sur ce plan :

  • EB Barrières techniques (démonstration et technique de mise en place)
  • EZ-B Formation de fissures dans la zone de décompression
  • DR Diffusion et rétention de radioéléments
  • FE 1:1 – Essai de stockage à l’échelle 1, destiné à analyser la roche située autour de la galerie
  • HG-A Voies d’écoulement gazeux dans la roche et le long de bouchons d’étanchéité
  • VE Expérience de ventilation

Plus d'informations sur le Laboratoire souterrain du Grimsel

Plus d'informations sur le Laboratoire souterrain du Mont Terri