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Versuche in Felslabors

Les essais dans les laboratoires souterrains

Les expériences menées dans les deux laboratoires souterrains génèrent un savoir important pour la construction du dépôt en profondeur et pour sa sûreté à long terme.

Optimiser le dépôt profond : HotBENT, un essai à grande échelle

Dans le dépôt, les déchets de haute activité et les assemblages combustibles usés dégageront de la chaleur. À l’aide de cet essai mené au laboratoire souterrain du Grimsel, les scientifiques cherchent à déterminer la température maximale qui pourra régner dans les galeries de stockage. Le dégagement de chaleur est ici simulé à l’aide de corps de chauffe. Les études portent spécifiquement sur un matériau argileux, la bentonite, qui sera utilisé pour remblayer les galeries du dépôt. La bentonite empêche les infiltrations d’eau à proximité des déchets; par ailleurs, elle confine les radionucléides dans le dépôt. C’est pourquoi elle constituera l’une des barrières de sûreté multiples du dépôt profond.

Heizelement
Un corps de chauffe est introduit dans une galerie d’essai. Photo : © Comet Photoshopping, Dieter Enz

Le nom de l’essai l’indique : il s’agit d’exposer la bentonite à la chaleur. Soumise à une température trop élevée, ses propriétés de confinement risquent en effet d’être affectées. Cet essai montrera à quelles températures la bentonite peut résister sans perdre ses qualités et ce qui se passe lorsque la chaleur augmente. Les résultats obtenus par HotBENT viendront compléter les connaissances acquises sur la bentonite et sur la conception du dépôt.

Le renforcement des galeries dans un dépôt profond : l’essai TS

« TS » est l’abréviation de « Testen von Tunnelstützsystemen im Opalinuston » : il s’agit donc de tester des systèmes de soutènement pour les tunnels creusés dans l’Argile à Opalinus.

Messungen
Mesures pour déterminer le comportement du revêtement des galeries. Photo : © Comet Photoshopping, Dieter Enz

Pour aménager un dépôt profond, il faut creuser des galeries dans l’Argile à Opalinus. Or, cette roche argileuse se déforme facilement. Elle pose par conséquent, au niveau des techniques de construction, des défis plus complexes qu’une roche plus stable telle que le granite. Les essais en cours au laboratoire souterrain du Mont Terri, dans le Jura, ont pour but de déterminer la meilleure façon de creuser les galeries et le meilleur type de soutènement et de revêtement des parois.

Pour l’essai TS, trois sections de galerie ont été creusées dans l’Argile à Opalinus, puis renforcées avec des arcs en acier (voir photos) et du béton projeté. Ces travaux fournissent des informations sur le comportement du revêtement et de la roche d’accueil lors du creusement d’une galerie dans l’Argile à Opalinus. Les scientifiques veulent prévoir comment, et dans quelle mesure, l’Argile à Opalinus va réagir aux influences externes, et quel type de soutènement va résister à la pression du terrain. Ces données sont indispensables pour planifier le renforcement des parois des galeries dans un futur dépôt profond.

Experiment zum Stollenausbau Felslabor Mont Terri
L’une des trois sections de l’essai TS: des arcs en acier renforcent la galerie contre la pression du terrain. Photo : © Comet Photoshopping, Dieter Enz

Le transport des gaz dans un dépôt profond : l’essai GAST

Dans un dépôt en profondeur, la corrosion des métaux et la décomposition des matières organiques génèrent des gaz tels que l’hydrogène, le dioxyde de carbone ou le méthane. Ceux-ci pourraient affecter les barrières de sûreté si la pression devenait trop forte. Le gaz peut traverser les parois des galeries et s’échapper vers la roche argileuse environnante; il existe alors des processus qui le consomment. Le gaz peut également se propager à l’intérieur d’un secteur du dépôt, le long des cavernes, galeries et tunnels remblayés, ce qui évite une montée de la pression. Des scellements de galeries perméables aux gaz facilitent leur circulation. La formation, la dégradation et le transport des gaz sont des processus très lents qui font l’objet d’une série d’essais.

GAST-Experiment
Essai GAST: mise à l’essai d’un ouvrage de scellement perméable aux gaz dans une galerie de stockage pour déchets radioactifs. Photo : © Comet Photoshopping, Dieter Enz

Dans l’essai à grande échelle GAST au laboratoire souterrain du Grimsel, un scellement perméable au gaz est testé depuis 2012. Le scellement est composé d’un mélange de sable et d’argile. Les examens portent en particulier sur les phénomènes de saturation et le transport contrôlé de gaz à travers le matériau de remblai, dans un environnement réaliste. Il s’agit également de tester la faisabilité de tels ouvrages de scellement sur le plan technique.

FE-Experiment
Dans l’essai FE, des capteurs ont été montés sur les corps de chauffe. Photo : © Comet Photoshopping, Dieter Enz

Les effets de la chaleur sur les barrières de sûreté : l’essai FE

L’essai « Full-Scale Emplacement » (abrégé essai FE), réalisé au laboratoire souterrain du Mont Terri, a pour but de réunir des expériences pratiques en vue du futur stockage en profondeur de déchets de haute activité. La galerie de stockage longue de 50 m contient trois conteneurs de stockage contenant des corps de chauffe, lesquels simulent la production de chaleur par les déchets de haute activité et les assemblages combustibles usés. La galerie a été étanchéifiée et remblayée à l’aide de granulat de bentonite. Dans cette expérience, les proportions et les manipulations à effectuer sont les mêmes que dans un futur dépôt en profondeur pour déchets de haute activité. Les mesures portent sur les effets de la chaleur sur le comblement de la galerie (granulat de bentonite) et sur les roches environnantes (Argile à Opalinus).

La galerie et les roches environnantes ont été truffées de centaines d’instruments de mesure. Ainsi, les variations les plus infimes de la température, de l’humidité ou de la pression dans la bentonite et les roches environnantes sont enregistrées, tout comme les éventuelles déformations et la composition des gaz. Environ un million de valeurs mesurées sont recueillies chaque jour. Elles permettent d’ajuster les modèles et les simulations numériques, et d’effectuer différents calculs pour le dépôt en profondeur. Cet essai permet également aux scientifiques de tester les processus de mise en place des déchets et de comblement des galeries dans un futur dépôt profond.

Photo (haut de la page) : Maria Schmid

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