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Evaluer les transferts de radionucléides dans la roche

Une barrière géologique naturelle


La sûreté d’un stockage de déchets radioactifs dans le sous-sol (à plus de 500 mètres de profondeur pour l’installation envisagée par l’Andra en Meuse/Haute-Marne) repose, en France, sur le principe de barrières multiples de confinement : le colis de déchets, la barrière ouvragée (entre le colis et la roche) et la barrière géologique, autrement dit la roche, considérée comme la principale barrière. Ce confinement a pour but de limiter la dispersion des polluants dans l’environnement au cours du temps, sur plusieurs centaines de milliers d’années.

Les formations argileuses indurées [1], comme celles étudiées dans le laboratoire de l’Andra en Meuse/Haute-Marne ou dans la station expérimentale de Tournemire, de par la nature et l’agencement de leurs minéraux ainsi que leur forte compacité, sont susceptibles d’assurer un tel confinement efficace des radionucléides.

Néanmoins, la caractérisation de ce type de roche est complexe et nécessite des techniques particulièrement appropriées. Il était donc essentiel pour l’IRSN d’être en mesure de tester de telles méthodes afin de pouvoir juger de la qualité des données acquises et des interprétations qui peuvent en être faites.


Comment évaluer la sûreté de ce confinement ?

Un des indicateurs est l’évaluation des temps de migration des radioéléments à travers la roche, vers la biosphère. Pour cela, il faut étudier le transfert des polluants radioactifs, autrement dit estimer les contributions des deux phénomènes en jeu : d’une part la diffusion moléculaire, une migration naturelle des radionucléides sous forme d’espèces dissoutes (solutés) dans l’eau contenue dans les minuscules pores [2] de la roche (eau porale). D’autre part, la convection [3] où les solutés sont entrainés dans ces mêmes fluides (eau porale). Dans le contexte d’un stockage, on cherche à vérifier que les transferts soient majoritairement diffusifs, et très lents.

Les études sur les transferts sont menées au sein de la roche argileuse saine, dans son état actuel, mais aussi au travers de la roche perturbée lors de la construction de l’installation de stockage, via le creusement des galeries par exemple, ou à la suite d’événements naturels d’origine tectonique. Elles visent à mieux caractériser, comprendre et modéliser le transfert des fluides et des solutés au sein d’une formation argileuse.


Notes :

1- Des argiles qui, suite à leur histoire géologique, ont acquis une résistance.
2- Le diamètre moyen de ces pores mesure entre 4 et 8 nanomètres, ou milliardièmes de mètre.
3- On parle aussi parfois d’advection.