Un « sous-marin » au cœur de la montagne ?

Comment les particules radioactives se déplacent-elles à travers la roche hôte, qui doit accueillir les déchets radioactifs ? Cette question est centrale pour la sûreté à long terme d'un dépôt en couches géologiques profondes. À l'usine expérimentale de Grimsel, un grand projet nommé Colloid Formation and Migration (CFM) a démarré en 2004 afin d'étudier ce phénomène.

On parle de colloïdes lorsqu'un certain nombre de particules s'agglomèrent – le mot italien « la colla » pour « colle » en rappelle l'origine. L'expérience CFM examine comment de tels agrégats influencent le mouvement des radionuclides.

Le rocher agit en tant que barrière de sûreté dans le dépôt en profondeur ; il peut être endommagé. L'expérience CFM se concentre sur une telle zone de faille. Lorsque cette zone est apparue, les roches brisées se sont frottées mutuellement, formant ainsi une couche de rocher broyé entre elles. Par la suite, lors de la réactivation de la faille, cette couche est devenue fragile – et donc nettement plus perméable que du rocher intact.

L'expérience examine comment les radionuclides s'y déplacent en interaction avec des colloïdes. Ces derniers peuvent en effet atténuer les mécanismes qui retiennent les radionuclides dans la roche.

Comme un ballon dans la galerie 

Le cœur de l'expérience CFM est un sirop appelé « Megapacker ». En raison de sa couleur jaune et de ses dimensions, il est également surnommé « Yellow Submarine », c'est-à-dire « sous-marin jaune ». Un Packer fonctionne comme un ballon d'air, permettant de sceller un vide dans la roche.

Cela peut être un forage ou, comme dans l'expérience CFM, une galerie. Le mégapacker rempli d'eau crée là où se trouve la zone de faille une forte pression sur la paroi de la galerie. Mais à quoi sert cela ? La vitesse à laquelle les radionucléides se déplacent dans le rocher dépend fortement du gradient hydraulique. Il s'agit d'une différence de pression qui existe également entre la roche et la galerie en tant qu'espace creux artificiel. Cela entraîne un mouvement d'écoulement vers la paroi de la galerie.

Doch ainsi déforme-t-il le mouvement naturel dans le rocher, que l'on souhaite étudier. Afin d'équilibrer ce déséquilibre de pression perturbateur, le Megapacker crée un contre-pression à la paroi de la galerie vers l'intérieur de la roche. Ainsi, les différences de pression sont annulées : cela revient à ce que la galerie n'existe pas du tout.

Merci au Megapacker sont-ils les gradients hydrauliques dans le rocher si stables que même les forces des marées entre la Terre et la Lune s'y manifestent.

Extrait des Raupen

Après des années de service, le « U-Boot » devait être remplacé en 2025. Pour sortir le géant du plus possible en un seul morceau de la galerie, beaucoup d'imagination a été nécessaire. Grâce à un châssis en acier et une chenille, le Megapacker a été tiré de la galerie. Ensuite, les différents packers ont été remplacés et la paroi rocheuse recouverte de résine a été poncée, puis une nouvelle couche de résine et de film a été appliquée.

Schließlich wurde le « U-Boot » à nouveau poussé en arrière et le Megapacker dans l'espace annulaire entre le cylindre en acier et la paroi de la galerie fut à nouveau rempli d'eau. Ainsi, la pression opposée s'établit progressivement à nouveau – et de nouvelles expériences purent être lancées.