Laboratoire de Bure
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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 (Le terme d'activité peut désigner une profession.) et de moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient...) activité et vie (La vie est le nom donné :) longue dans la couche du Callovo-Oxfordien. Le laboratoire permet donc de mener des expérimentations scientifiques, visant à caractériser la roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce terrestre. Tout matériau entrant dans la composition du sous-sol est formé par un...), et des expérimentations technologiques relatives aux développements spécifiques du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de contribution, et...) de stockage.

L’ensemble du programme scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) 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 (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) 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 (La géologie, du grec ancien γη- (gê-, « terre ») et λογος (logos, « parole »,...) 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 (Le mot périphérie vient du grec peripheria qui signifie circonférence. Plus généralement la périphérie désigne une limite éloignée d'un objet ou d'une chose.) 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 (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) 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 (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit,...) et rétention

Des expérimentations sont conduites dans la galerie expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et...) et dans les galeries à -490 m sur la vitesse (On distingue :) 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 (Le mot massif peut être employé comme :) 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 (L'expérimentation est une méthode scientifique qui consiste à tester par des expériences répétées la validité d'une hypothèse et à obtenir des données quantitatives permettant de l'affiner. Elle est...) sur échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents domaines :).

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 (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) analysent l’eau ou les gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de...) extraits.

Réponse de la roche à l’échauffement

Les déchets de haute activité émettent de la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !), de même que certains déchets de moyenne activité dans une moindre mesure. La puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes physiques,...) 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 (En mathématiques, une démonstration permet d'établir une proposition à partir de propositions initiales, ou précédemment démontrées à partir de propositions initiales, en s'appuyant sur un ensemble de...) de sûreté de l’Andra, la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est...) 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 (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle...) des terrains sus-jacents. Ce phénomène dit de convergence (Le terme de convergence est utilisé dans de nombreux domaines :) 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 (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) de l’auto-cicatrisation des microfissures. La déformation de la roche est étudiée dans les puits et les galeries à l’aide de capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une aiguille…. On fait...) 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 (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) (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 (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement...) 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 (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de...) 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 (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son...) 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 (Une scie est un outil destiné à couper le bois ou d'autres types de matériaux, constituée d'une lame dentée et actionnée par diverses moyens tels que la main, l'électricité, l'eau, etc.) 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 (Un robot est un dispositif mécatronique (alliant mécanique, électronique et informatique) accomplissant automatiquement soit des tâches qui sont généralement...) pousseur de colis de déchets de haute activité avec patins céramique (Premier « art du feu » à apparaître (avant la métallurgie et le travail du verre), la céramique désigne l’ensemble des objets fabriqués en terre qui ont subi une transformation...), prototype sur coussins d’air ou encore anneaux de bentonite (matériau naturel, la bentonite est une argile (L'argile (nom féminin) est une roche sédimentaire, composée pour une large part de minéraux spécifiques, silicates en...) 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.

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