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Technical Report NTB 94-03

Modelling of the Near-Field Chemistry of the SMA Repository at the Wellenberg Site: Application of the Extended Cement Degradation Model

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Le dépôt final pour déchets de faible et moyenne activité à vie courte (DFMA) contient en poids environ 95 % de béton, env. 4 % d'acier et env. 1 % de déchets constitués de composés organiques de poids moléculaires élevés. Le présent rapport évalue la tenue à long terme du béton, de l'acier et des composants de déchets organiques de poids moléculaires élevés, dans les conditions prévalant dans un dépôt final, à l'aide de modèles en fonction du temps. Ceci constitue la base de la description du relâchement de radionucléides des cavernes de stockage et notamment de la sorption de radionucléides sur le béton.

Divers phénomènes affectant la tenue du béton se déroulent dans les cavernes de stockage final. De l'extérieur ce sera la lixiviation de la pierre de ciment par la circulation d'eau souterraine. De l'intérieur ce sera la dissolution, dans l'eau interstitielle du ciment, de composants de déchets qui peuvent réagir avec le béton. Parmi ceux-ci les plus significatifs sont les composants de déchets organiques de poids moléculaires élevés qui dans les conditions régnant dans un dépôt final se désintègrent en acides organiques et réagissent avec les composants basiques du béton.

La lixiviation de la pierre de ciment a été décrite par un modèle de mélangeur, sous forme d'une suite d'expériences par lots, dans lesquelles le même bloc de ciment réagit constamment à nouveau avec de l'eau souterraine fraîche. Ce modèle de mélangeur se fonde sur Berner (1990). Il a été élargi à de nouvelles phases du ciment et peut de façon simplifiée tenir compte de la dégradation de substances organiques de poids moléculaires élevés et de leurs réactions avec la pierre de ciment. Le modèle de mélangeur montre, qu'avec les faibles apports d'eau prévus dans un dépôt final DFMA, le béton résiste durant des temps géologiques lorsque des substances organiques de poids moléculaires élevés sont présentes en faibles quantités. Pour des teneurs importantes de substances organiques de poids moléculaires élevés la résistance du béton peut toutefois diminuer.

L'état rédox des cavernes de stockage final est essentiellement déterminé par la corrosion de l'acier. Durant les premières décennies suivant la fermeture du dépôt final (phase aérobie), l'oxygène présent dans le dépôt est, à quelques traces près, totalement consommé par les phénomènes de corrosion. Après disparition de l'oxygène apparaît, durant quelques milliers d'années, la corrosion anaérobie de l'acier et d'autres composants métalliques. L'état rédox est fortement réducteur durant cette phase. Après corrosion totale de tous les métaux du dépôt final, l'état rédox sera lentement ajusté à la condition réductrice des apports d'eau souterraine.

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