Étude des Scellements en Bentonite des dépôts souterrains de déchets radioactifs

Abstract

Les projets de stockage souterrain des déchets nucléaires les plus toxiques et de très longue durée de vie nécessitent de pouvoir sceller des galeries de sorte que la migration des radionucléides soit limitée et maitrisée. Les scellements seront constitués d’argile gonflante, de bentonite, initialement très sèche et très compactée. L’hydratation de ce matériau provoque un important gonflement, partiellement empêché par les conditions de contact avec la roche hôte. Un enjeu important porte sur l’homogénéité de ces barrières ouvragées, construites, dans des conditions difficiles. Plusieurs expériences à différentes échelles ont en effet montrés des hétérogénéités après restauration des barrières. D’autre part, l’industrialisation de la mise en œuvre conduit à l’utilisation de matériaux complexes, associant des composants compactés de différentes tailles. Il est proposé de contribuer à l’analyse de ces hétérogénéités. D’une part, nous disposons d’un excellent modèle numérique du comportement hydromécanique de la bentonite compactée. Des simulations numériques permettront d’étudier le gonflement de barrières constituées de matériaux différents notamment par leur granulométrie, et d’analyser les causes possibles des hétérogénéités observées expérimentalement. D’autre part, la réalisation d’expériences de gonflement et d’hydratation pourra mettre en évidence des évolutions vers l’homogénéité ou vers l’hétérogénéité.

Los proyectos de almacenamiento subterráneo de residuos radioactivos de muy larga duración necesitan poder sellar las galerías de manera que se limite y se controle la migración de los radionucleídos al exterior. Estos sellos estarán compuestos de arcillas expansibles (bentonita) inicialmente muy secas y compactadas. La hidratación de este material produce una expansión importante que es parcialmente impedida por las condiciones de contacto con la roca que alberga la galería. Uno de los temas de mayor importancia reside en la homogeneidad de estas barreras. Varias experiencias a diferentes escalas han mostrado la formación de heterogeneidades tras el examen posterior de las barreras. Por otro lado, la industrialización de la puesta en obra conduce a la utilización de materiales más complejos, que consisten en asociar componentes compactados en diferentes tamaños. Por lo tanto, en este trabajo se propone contribuir al análisis de estas heterogeneidades. Por un lado, se dispone un excelente modelo numérico que simulará el comportamiento hidromecánico de la bentonita compactada. Las simulaciones numéricas permitirán estudiar la expansión que se produce en dichas barreras compuestas por materiales de diferentes granulometrías, y de esta manera se permitirá analizar las causas posibles de las heterogeneidades observadas experimentalmente. Finalmente, la realización de experimentos de expansión pondrá en evidencia estas evoluciones hacia la homogeneidad o hacia la heterogeneidad.