Laboratoire de Bure - Définition

Expérimentations

Expérimentation dans une galerie souterraine du laboratoire

L’objectif des expérimentations conduites au laboratoire souterrain est d’évaluer la faisabilité d’un stockage géologique de déchets de haute activité et de moyenne activité et vie longue dans la couche du Callovo-Oxfordien. Le laboratoire permet donc de mener des expérimentations scientifiques, visant à caractériser la roche, et des expérimentations technologiques relatives aux développements spécifiques du projet de stockage.

L’ensemble du programme scientifique de l’Andra est évalué par un Comité d’orientation et de suivi (Cos) rassemblant 13 membres de plusieurs nationalités sous la présidence du directeur de recherche du BRGM.

Expérimentations scientifiques

L’étude de la roche permet de déterminer ses caractéristiques physico-chimiques importantes pour la sûreté d’un stockage. Les expérimentations scientifiques visent ainsi à compléter les connaissances relatives :

• à la compréhension de la géologie de la région et de son histoire, ainsi qu’à la possibilité d’en prévoir le devenir ;
• à la régularité de la couche argileuse dans la zone de transposition (homogénéité, présence de failles) ;
• aux circulations d’eau dans les terrains calcaires et marneux situés au-dessus et au-dessous de la couche argileuse ;
• à l’impact du creusement d’ouvrages souterrains (endommagement de la zone en périphérie des galeries) et à la possibilité d’en limiter ou en annuler les effets ;
• aux performances des argilites vis-à-vis du confinement des éléments radioactifs et du retardement de leur migration.

Des reconnaissances sont menées depuis la surface tandis que des expérimentations sont conduites au cours du creusement et dans les galeries. Environ 1 400 capteurs équipent les 130 forages scientifiques dans la couche du Callovo-Oxfordien.

Diffusion et rétention

Des expérimentations sont conduites dans la galerie expérimentale et dans les galeries à -490 m sur la vitesse de diffusion des radioéléments dans l’argilite. Des traceurs radioactifs sont injectés dans la roche et migrent pendant une certaine durée. Ensuite, les zones du massif rocheux dans lesquelles les traceurs ont migré sont extraites et analysées. Les performances de rétention de la roche sont alors comparées à celles obtenues par expérimentation sur échantillon.

Analyses de l’eau interstitielle

Les caractéristiques (composition, pH, etc.) de l’eau contenue dans les interstices de la roche sont analysées en continu. Pour ce faire, des forages sont menés à partir des galeries à -490 m et des spectromètres Raman et infrarouge analysent l’eau ou les gaz extraits.

Réponse de la roche à l’échauffement

Les déchets de haute activité émettent de la chaleur, de même que certains déchets de moyenne activité dans une moindre mesure. La puissance thermique émise par les colis de déchets de haute activité au moment du stockage serait de 200 W (colis déjà produits dits C0) à 500 W voire 700 W par colis (déchets issus du traitement des combustibles usés actuels et futurs). Dans le cadre de la démonstration de sûreté de l’Andra, la température de la roche doit rester inférieure à 90 °C (70 °C pour les déchets de moyenne activité) afin de limiter les transformations minéralogiques. Aussi, des expériences sont conduites pour étudier la réponse de la roche à un échauffement. Pour ce faire, une résistance électrique est insérée dans un forage et l’évolution des caractéristiques (pression interstitielle et température notamment) de la roche est mesurée.

Comportement géomécanique des argilites

L’argilite est une roche meuble qui flue sous le poids des terrains sus-jacents. Ce phénomène dit de convergence est une contrainte pour le dimensionnement des ouvrages de soutènement (contrairement aux galeries creusées dans le granite, par exemple). En revanche, c’est une caractéristique favorable du point de vue de l’auto-cicatrisation des microfissures. La déformation de la roche est étudiée dans les puits et les galeries à l’aide de capteurs répartis dans des dizaines de forages. La déformation de la roche intervient également sous l’effet de la dessiccation et de l’hydratation. Ce phénomène est étudié par une équipe du Centre national de la recherche scientifique (CNRS) à l’aide de capteurs acoustiques qui enregistrent les craquements de la roche.

Expérimentations technologiques

Expérimentation KEY

La conception du projet de stockage géologique implique d’immobiliser les radioéléments au sein du stockage. Pour ce faire, la roche hôte (la couche d’argilite) joue le rôle de barrière naturelle. Cette barrière est cependant interrompue par les galeries creusées pour la mise en stockage des colis de déchets. La conception du projet retient alors des zones particulières des galeries où sont disposés des scellements : un matériau particulièrement peu perméable (de l’argile gonflante ou de la bentonite) apporte une barrière supplémentaire. Cependant, lors du creusement des galeries, la roche située en périphérie de la section excavée est endommagée dans une zone dénommée EDZ ((en) Excavation disturbed zone). Cette zone microfissurée (de dimension pluridécimétrique) pourrait conduire à court-circuiter le scellement. La solution exposée dans le dossier 2005 de l’Andra vise à interrompre l’EDZ en sciant la roche sur la circonférence de la galerie au niveau de saignées où un matériau de faible perméabilité peut être introduit.

L’expérimentation KEY, qui a d’abord été conduite au laboratoire souterrain du Mont-Terri (expérimentation EZ-A) avant d’être menée au laboratoire souterrain de Meuse/Haute-Marne, vise à démontrer la faisabilité de la réalisation de ces saignées avec la scie KEY, sorte de grosse tronçonneuse, puis à évaluer les performances des briquettes de bentonite introduites dans la saignée pour empêcher la migration des radioéléments.

Centre technologique

Au-delà des expérimentations en souterrain, l’Andra construit des démonstrateurs de colis de stockage et de moyens de manutention. Aussi, l’Andra implante à 500 m du laboratoire souterrain un centre technologique destiné aux expérimentations et à la présentation de ces démonstrateurs. Ce centre pourrait ainsi accueillir des matériels tels robot pousseur de colis de déchets de haute activité avec patins céramique, prototype sur coussins d’air ou encore anneaux de bentonite (matériau naturel, la bentonite est une argile qui gonfle lorsqu’elle est hydratée).

La construction du centre technologique a commencé en mars 2008 pour une mise en service prévue en juin 2009. Situé sur la commune de Saudron (Haute-Marne), le bâtiment est implanté sur le terrain auparavant occupé par des entreprises chargées de la construction du laboratoire (zone entreprises inter-départementale). Il occupe une surface de 4 000 m² et est composé d'une halle d'exposition des démonstrateurs de 3 000 m² et d'un espace d'accueil du public comprenant une salle polyvalente de 100 places et une salle de conférence.