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Assurer le scellement final d’un stockage

Essais in situ


Un enjeu des essais sur le terrain est, pour l’IRSN, de vérifier si la conductivité hydraulique [1] globale d’un scellement peut effectivement atteindre les spécifications fixées par l’Andra (< 10-11 m/s pour les puits, < 10-10 m/s pour les alvéoles et galeries) selon différentes hypothèses de construction et différents scénarios d’évolution.

Chaque essai in situ (essais baptisés SEALEX) représente ainsi une maquette de scellement (cf. schéma et photo), dans laquelle les principaux composants fonctionnels sont reproduits dans un forage horizontal de 60 cm de diamètre et de 5 à 6 mètres de long, à savoir le noyau argileux gonflant et les dispositifs de confinement mécanique. Le noyage en eau des vides autour du noyau argileux (jeux de quelques centimètres, nécessaires à sa mise en place) est obtenu en une heure environ. La saturation complète de la porosité du noyau (15 à 20 %) réalisée à pression constante (100 kPa) devrait durer entre 2 et 4 ans.


Un essai de référence, plusieurs essais de performance

A partir d’un essai de référence, plusieurs essais ont été mis en place en faisant à chaque fois varier un facteur : d’une part des éléments de choix constructifs tels que la composition du noyau argileux [2], le mode de mise en place (précompactage ou compactage in situ), la géométrie interne du noyau (éléments précompactés monolithiques ou avec joints internes) et enfin les conditions mécaniques (confinement mécanique pérenne ou simulant une rupture du confinement mécanique à long terme).

Les premiers essais ont débuté en 2011. Les mesures de pression totale du noyau argileux, d’humidité relative et de pression d’eau sont enregistrées en continu au moyen de capteurs sans fil, avec une technologie prototype, afin de prévenir toute perturbation hydraulique le long des chemins de câbles. Une fois la saturation totale atteinte dans le noyau argileux, les essais de performance proprement dits pourront commencer. Une attention particulière a été apportée à l’étanchéité entre le noyau et le forage, afin de permettre un suivi précis du bilan massique en eau.

Ainsi, contrairement aux essais en laboratoire où seule la conductivité hydraulique de la bentonite est mesurée, ces essais in situ permettront de connaitre la conductivité hydraulique globale du scellement, en tenant aussi compte de l’interface avec la roche et des fractures éventuelles créés par le forage. Les résultats sont attendus d’ici 5 ans.

Schéma de principe des essais in situ SEALEX 

Figure : Schéma de principe des essais in situ SEALEX


Notes :

1- La conductivité hydraulique traduit l’aptitude d’un milieu poreux, ici la roche, à laisser circuler un fluide. Elle se mesure en m/s mais n’est pas directement comparable à une vitesse.
2- Bentonite de type MX80 sodique pure, ou mélange de bentonite et de sable siliceux dans un ratio massique 70/30.

Collaborations scientifiques

CNRS/Ecole des Ponts ParisTech (Navier), AITEMIN, CCSN

 
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Insertion du noyau argileux de l’essai PT-N2 dans le forage d’accueil