Le scellement de dépôts en profondeur : une contribution importante à la sécurité à long terme

La sécurité d’un dépôt géologique en profondeur pour déchets radioactifs repose sur des barrières techniques et naturelles appropriées. En plus des conteneurs de stockage spéciaux, le comblement des galeries de stockage et des accès appartient aux barrières techniques. Ces barrières dans leur totalité servent à séparer les déchets radioactifs de l’espace de vie des humains.

Illustration : La sécurité d’un dépôt géologique en profondeur pour déchets radioactifs repose sur des barrières techniques et naturelles appropriées. En plus des conteneurs de stockage spéciaux, le comblement des galeries de stockage et des accès appartient aux barrières techniques. Ces barrières dans leur totalité servent à séparer les déchets radioactifs de l’espace de vie des humains. (source : brochure « Geologische Tiefenlager: Radioaktive Abfälle sicher entsorgen »)

« Pour un stockage sûr des déchets radioactifs, ceux-ci doivent être efficacement isolés de l’espace de vie des êtres humains », explique Felix Altorfer, chef de la division « Gestion des déchets radioactifs » auprès de l’Inspection fédérale de la sécurité nucléaire (IFSN). Pour cette raison, la législation prévoit un stockage des déchets radioactifs dans des dépôts souterrains. La fermeture de ces dépôts est également une exigence légale.

Lors de la fermeture d’un dépôt, les ouvrages d’accès sont comblés et scellés. « L’étanchéité de ces scellements a une influence sur la sécurité à long terme du dépôt en profondeur », remarque Felix Altorfer. Pour la sécurité à long terme du confinement de substances radioactives, plusieurs barrières sont déterminantes. Il s’agit de la roche abritant le dépôt (la roche d’accueil), la roche située au-dessus et en-dessous de la roche d’accueil (la roche encaissante) ainsi que le comblement et le scellement des accès à l’intérieur des roches d’accueil et des roches encaissantes.

 

 

Le scellement en principe approprié

Le concept de scellement actuel prévoit l’utilisation de « bentonite ». En contact avec de l’eau, celle-ci possède la capacité de gonfler et de colmater. La bentonite se compose de différents minéraux argileux. Comme de nombreuses roches argileuses, la bentonite comporte de bonnes propriétés de confinement de substances radioactives. Elle remplit en effet les galeries de stockage entièrement en raison de l’humidité pénétrante du sous-sol. En raison du gonflement de la bentonite condensée, une très faible perméabilité à l’eau est assurée. En outre, la majorité des substances radioactives adhèrent très bien à la surface lamellée de la bentonite. Cette action en ralentit le transport. Une grande partie des radionucléides se sont donc désintégrés avant d’avoir traversé la barrière de bentonite.

Concernant les déchets faiblement et moyennement radioactifs, les galeries de stockage sont comblées à l’aide de mortier de ciment. La plupart des substances radioactives adhèrent bien à ce matériau. Pour ce type de dépôt, des matériaux de scellement tels que la bentonite ou un mélange de bentonite et de sable seront employés pour les ouvrages d’accès.

Le scellement comporte différents éléments : un matériau de scellement (matériau de bentonite) et un élément statique d’appui. Les éléments statiques d’appui servent à maintenir le scellement en place.

 

De nouvelles analyses requises

Dans le cadre de la démonstration de faisabilité du stockage des déchets hautement radioactifs, l’IFSN a déjà examiné à l’aide d’experts indépendants le concept de scellement de la Société coopérative nationale pour le stockage des déchets radioactifs (Nagra). « Nous considérons les scellements proposés comme étant appropriés en principe », souligne Felix Altorfer. « Nous sommes aussi de l’avis que des recherches approfondies doivent être menées concernant la construction de scellements. Les questions relatives aux ouvrages de scellement sont étudiées au niveau international. En Suisse, des expériences conduites dans les laboratoires du Grimsel et du Mont Terri ont fourni des résultats pouvant être intégrés dans le développement des ouvrages de scellement. »

La Nagra prévoit d’employer de la bentonite compactée sous forme de blocs ou de granulat. De l’avis de l’IFSN, peu d’expériences avec de la bentonite existent en matière d’homogénéité du comblement. C’est également le cas pour le comportement sur le long terme et le gonflement de ce matériau. L’autorité de surveillance a ainsi requis de nouvelles analyses après examen de la démonstration du stockage des déchets radioactifs.

Des tests avec emploi de granulat de bentonite ont été débutés au laboratoire du Mont Terri. Les expériences tirées de tests dans différents laboratoires souterrains en Suisse et à l’étranger (Grimsel, Äspö, Stripa) montrent que la bentonite compactée peut réaliser l’effet de barrière exigé pour le scellement. Pour l’IFSN, les travaux de recherche correspondants sont à poursuivre.

Les analyses requises par l’IFSN doivent pour leur part permettre d’acquérir des connaissances supplémentaires pour la construction d’ouvrages de scellement. Des études approfondies sont par exemple à entreprendre dans les domaines suivants :

  • propriétés, fabrication et emploi de granulat de bentonite,
  • résistance à long terme de la bentonite,
  • transport de gaz dans la bentonite.

 

Eaux souterraines et espace de vie des humains protégés

Une attention particulière est accordée à la protection des eaux souterraines. Les ouvrages d’accès au-dessus de la roche environnante du dépôt doivent être remplis de sorte à ce que la séparation originelle des différents niveaux des eaux souterraines soit reproduite. Cette mesure contribue à la protection à long terme des eaux souterraines.

Le relâchement de substances radioactives le long des parois de galeries et des accès est empêché, ou du moins fortement réduit, par les espaces scellés en vue de l’étanchéification. Ces espaces se situent aux bouts des galeries de stockage. Ce processus est également de mise pour les accès au dépôt.

 

La récupération des déchets doit rester possible

La récupération des déchets radioactifs doit rester possible, sans grande difficulté, jusqu’à la fermeture d’un dépôt. Le comblement progressif du dépôt en profondeur et des ouvrages d’accès assure la récupération facilitée des déchets. L’accès aux déchets stockés est garanti jusqu’à la dernière étape de fermeture, de comblement et de scellement. Le procédé de récupération des déchets est à détailler lors de réalisation du projet. L’IFSN exige que le concept d‘une récupération éventuelle des déchets soit présenté avec la demande d’autorisation de construire d’un dépôt en couches géologiques profondes. Les techniques de récupération doivent avoir été testées avant le stockage des déchets.

 

Bentonite

La bentonite appartient aux roches avec une teneur des plus élevées en matériau argileux. Le nom « bentonite » provient de la localité de Fort Benton, Wyoming aux Etats-Unis. La bentonite provient de dépôts volcaniques comportant beaucoup de verre. Le verre est transformé sous l’action de l’eau en minéraux argileux. De ce processus sont issues des roches comprenant plus de 80% de minéraux argileux. En comparaison, l’argile à Opalinus en contient entre 25% et 80%. Sur la base de la haute teneur en minéraux argileux, la bentonite correspond à un matériau naturel avec une capacité de colmatage très élevée et des caractéristiques de rétention maximales pour les substances radioactives. La bentonite est employée de manières diverses, aussi bien dans le domaine de la technique (boues de forages, traitement du vin, industrie pharmaceutique et fabrication de papier) que dans l’usage quotidien (articles cosmétiques, litière pour chats).