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Technical Report NTB 14-13

High-level waste repository-induced effects

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  • version papier, anglais
    20,00 CHF

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Le présent rapport reflète les connaissances actuelles et traitement des perturbations induites, dans un dépôt profond, par les déchets radioactifs de haute activité (DHA) sur les matériaux des barrières ouvragées et inversement, ainsi que plus spécifiquement sur l’Argile à Opalinus, qui atteint une épaisseur d’environ 100 mètres dans les domaines d’implantation envisagés, pour mieux pouvoir justifier le programme de R&D de la Nagra.

Les perturbations ont été réparties en quatre catégories:

  • Effets thermiques: à savoir les effets sur la roche d’accueil et les barrières ouvragées dus principalement à la chaleur dégagée par les déchets
     
  • Effets géomécaniques: à savoir les effets résultant de la perturbation mécanique de la roche causée par l’excavation des galeries de stockage et d’autres structures souterraines
     
  • Effets hydrauliques et effets liés aux gaz : à savoir les effets, sur la roche d’accueil ou les barrières ouvragées, qui sont liés à la resaturation du dépôt profond et à la production de gaz générés, par exemple, par la corrosion de métaux dans le dépôt
     
  • Effets chimiques: à savoir les interactions de nature chimique entre les déchets, les barrières ouvragées et la roche d’accueil, l’accent étant mis en l’occurrence sur les effets des déchets et des matériaux des barrières techniques sur la roche d’accueil

L’examen des perturbations induites par le dépôt montrent que les impacts, tant chimiques que mécaniques, se limitent essentiellement à la zone proche de l’excavation. Les effets thermiques peuvent être contrôlés en restreignant la charge thermique. Les effets des gaz, quant à eux, peuvent être maîtrisés en veillant à des taux de production d’un niveau acceptable et du fait de la tendance naturelle du gaz à s’échapper le long des galeries excavées. Par ailleurs, la pression d’entrée du gaz est plus faible dans la zone perturbée par l’excavation que dans l’Argile à Opalinus non perturbée. Des mesures spécifiques visant à limiter les perturbations induites par le dépôt sont envisagées dans le cadre du concept de référence et évaluées quant à leur effi­cacité.

Dès la conception du dépôt, puis au cours des phases de construction, d’exploitation et de comblement, on va faire en sorte de limiter au maximum la formation d’une zone perturbée autour des galeries du dépôt DHA. On va ainsi limiter la taille de la zone excavée et la pro­fon­deur du dépôt, procéder à l’excavation de manière contrôlée et en ménageant la roche et enfin combler les galeries relativement peu de temps après leur construction à l’aide de matériaux argileux gonflant. A la profondeur envisagée pour les dépôts géologiques, il faudra prévoir des soutènements afin de garantir la stabilité des galeries et la sécurité du personnel. Cette mesure évitera que des roches se détachent après l’excavation, entrainant un élargissement de la zone per­turbée. Il est permis d’affirmer, en se fondant sur les modélisations, que la dimen­sion de la zone perturbée ne sera pas supérieure à la section d’une galerie et que la conductivité hydraulique moyenne de la zone perturbée située autour des galeries et des tunnels et puits d’accès ne dépassera pas 10-7 m3/s. Au vu des propriétés auto-cicatrisantes de la zone perturbée et des faibles gradients hydrauliques qui règnent le long des tunnels de construction et d’exploitation, le transport de radionucléides dans la zone perturbée sera négligeable.

Les interactions chimiques sont prises en compte lors de la conception et de l’évaluation de la sûreté d’un dépôt pour DHA. Dans l’actuel concept de référence, il est prévu d’utiliser du béton pour le soutènement des galeries. La dégradation du béton du revêtement et la corrosion des conteneurs en acier et d’autres éléments de soutènements entraineront certaines altérations du matériau de comblement (bentonite) et de l’Argile à Opalinus. Ces perturbations sont prises en compte dans les calculs de doses; on a constaté qu’elles n’avaient pas de répercussions signi­fi­catives sur les doses calculées.

La capacité de transport de gaz au travers de l’Argile à Opalinus est suffisante pour que, en partant des hypothèses posées pour le cas de référence, l’on évite une dilatation des voies de trans­fert et en conséquence, des dommages à la roche d’accueil. Par ailleurs, et ceci même si l’on ne tient pas compte du transport le long des excavations et dans la zone perturbée, on n’aboutit à une surpression pouvant entraîner une dilatation des voies de transfert que si l’on pose des hypothèses conservatrices sur la génération de gaz, couplées à une faible perméabilité des roches ; même dans un tel cas de figure, la surpression serait du reste insuffisante pour causer des dommages à la roche. Il faut souligner que ces calculs ne tiennent pas compte du trans­port des gaz dans la zone perturbée, où la pression d’entrée du gaz est plus faible que dans l’Argile à Opalinus intacte.

On ne peut pas complètement éliminer l’impact de la chaleur émise par les DHA sur les barrières ouvragées et naturelles. Les perturbations peuvent toutefois être contrôlées en pré­voyant une durée de stockage intermédiaire suffisamment longue, un indice de charge des con­teneurs plus faible et des écarts suffisants entre les conteneurs lors de leur mise en place dans les galeries.

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