La conception d'un stockage souterrain Connaître le milieu géologique

Grâce notamment au Laboratoire souterrain, les scientifiques de l’Andra mènent, en collaboration avec de nombreux partenaires français et internationnaux, des expérimentations directement au cœur de la roche, afin de mieux connaître ses propriétés.

Deux objectifs :

  • Confirmer les capacités de confinement de la roche argileuse dans laquelle serait implanté le stockage ;
  • Vérifier en vraie grandeur les données acquises à partir d’échantillons sur ses caractérisques mécaniques, thermiques, géochimiques et hydrauliques.

Les eaux souterraines

Les analyses de l’eau contenue dans la roche sont nécessaires car avec le temps, celle-ci va peu à peu dégrader chimiquement les colis de déchets (corrosion des conteneurs métalliques, dissolution des verres...), permettant le relâchement des substances radioactives.

Les études portent sur :

  • la composition chimique de l’eau souterraine et sa capacité à dissoudre les éléments chimiques,
  • les mouvements de l’eau et la façon dont les éléments qui y sont dissous se déplacent au sein de la roche.

Les roches argileuses choisies pour le stockage souterrain contiennent une très faible quantité d’eau. Celle-ci est présente dans les pores, espaces formés entre les minéraux. Environ la moitié de cette eau est fortement liée à la paroi des pores et donc immobile. Le mouvement de l’eau dans ce type de roche est donc très faible, de l'ordre de quelques mètres en 1 millions d'années.

Une roche capable de retenir les substances radioactives

Une fois relâchées par les colis dégradés, les substances contenues dans les déchets vont se dissoudre dans l’eau de la roche. Les roches argileuses présentent une faible perméabilité et de fortes capacités de rétention chimique des éléments. Ces propriétés permettent de retarder ou de limiter la dispersion, dans le milieu géologique, des substances radioactives présentes dans les déchets.

Les mesures de diffusion effectuées ont pour but d’estimer le temps de parcours des substances chimiques et radioactives jusqu’à la surface dans la roche argileuse. Réalisées à l’aide d’une solution contenant de très faibles quantités de substances chimiques ou radioactives, injectée dans la roche, elles ont démontré que les substances radioactives se déplacent très lentement. En effet, comme les mouvements de l'eau sont très faibles dans l'argile, elles ne se déplacent que par simple différence de concentration comme le sachet de thé qui se dissout dans l’eau.

Une roche en mouvement

Après le creusement d’une galerie, la roche se déforme dans le temps sous l’effet du poids et du mouvement naturel des terrains. Connaître les forces géologiques mises en jeu, leur orientation et le comportement mécanique de la roche est essentiel pour assurer la stabilité des ouvrages souterrains. Pour cela, des mesures, faites par exemple grâce à des filins, cordages très fins, tendus dans la largeur des galeries, estiment le mouvement des parois au 10e de millimètre près.

Pour assurer la bonne tenue des galeries souterraines du Laboratoire de l'Andra par exemple, celles-ci sont réalisées en forme de fer à cheval et soutenues à l’aide de cintres métalliques qui maintiennent ainsi la roche.