Mit NASA-Sonde Radionukliden auf der Spur

«Ce type de sonde a déjà été utilisé pour des analyses sur Mars», explique Veerle Cloet, chimiste et responsable du projet Essai de diffusion à long terme de la Nagra (Société coopérative nationale pour le stockage des déchets radioactifs). Aujourd’hui, cette technologie est mise à profit au laboratoire souterrain du Mont Terri, lequel est géré par swisstopo. Cet essai est extraordinaire à plusieurs titres. En plus de cette sonde de haute technicité, les chercheurs utilisent des fibres de carbone transparentes spécialement développées pour la Nagra. Ces fibres renforcent le trou de forage afin qu’il reste stable pendant au moins 10 ans. Leur transparence aux rayons X permet de mesurer la diffusion des ions dans l’Argile à Opalinus.

Par cet essai, la Nagra vérifie les connaissances acquises jusqu’ici sur la propagation des radionucléides dans cette roche d’accueil. Selon le concept des barrières en cascade, les radionucléides parviennent dans le matériau de comblement des galeries (bentonite) lorsque les fûts de stockage final sont corrodés (ce qui prend au moins 10 000 ans). Ensuite, les radionucléides qui n’ont pas été retenus par la bentonite arrivent dans l’Argile à Opalinus. Cette roche argileuse constitue la barrière de sûreté géologique, et c’est la plus importante. Sa perméabilité hydraulique n’atteint que 10-13 m/s, ce qui signifie qu’il n’y a pas d’eau qui circule dans cette roche. Le mouvement des radionucléides passe par conséquent par les processus de diffusion. «Or, cette diffusion des radionucléides dans l’Argile à Opalinus ne se fait que très lentement», précise Veerle Cloet. Si les ions à charge positive (cations) se fixent sur les surfaces à charge négative des minéraux argileux dans la roche, les ions à charge négatives (anions) sont repoussés par ces mêmes surfaces. Du fait de cette répulsion, les anions se déplacent plus rapidement dans la roche que les cations. «Dans cet essai, nous voulons déterminer la vitesse de diffusion des anions», explique la responsable de projet.

Cet essai consiste en quatre trous de forage: le trou central (diamètre de 600 mm), dans lequel est injecté une solution d’iodure de sodium, et trois trous d’observation (diamètre de 250 mm), où sont effectuées les mesures. Ces quatre trous d’une profondeur de 8 à 10 mètres ont été forés dans le sous-sol du laboratoire souterrain. Un des trous d’observation se trouve à une distance de 0,825 m du trou central, les deux autres à 1,2 m. L’essai vise à savoir combien de temps il faut pour que les anions d’iode arrivent dans les trous d’observation. La sonde par fluorescence aux rayons X va désormais mesurer tous les quatre à six mois si de l’iodure est déjà décelable dans les trous d’observation. L’évolution de la concentration en iodure dans ces trous sera mesurée sur une période de dix ans.

Ce n’est pas de l’iode radioactif qui est utilisé, mais un isotope stable. Il faut préciser que les deux isotopes présentent les mêmes propriétés chimiques et le même comportement s’agissant du transport. L’iode radioactif (I-129) est un produit de la fission nucléaire, que l’on retrouve par conséquent dans les déchets radioactifs. Outre le sélénium, le chlore et le carbone radioactifs, l’iode joue un rôle important pour les considérations relatives à la sûreté à long terme d’un dépôt en couches géologiques profondes, car sa demi-vie est très longue.

«Les calculs sur modèle indiquent les premiers anions devraient arriver dans le trou d’observation le plus proche au bout de 2,7 ans. C’est le temps qu’il faut à l’iodure pour parcourir 0,825 m», explique Veerle Cloet. Au bout de 5 ans, l’iodure devrait être décelable dans les trous de forage situés à 1,2 m du trou central. La vitesse de diffusion diminue constamment, c’est-à-dire que les anions deviennent de plus en plus lents. Les anions d’iode ont en moyenne besoin de 200 000 ans pour parcourir 45 m dans l’Argile à Opalinus.

En vertu de la loi suisse sur l’énergie nucléaire, les producteurs de déchets radioactifs sont responsables de la gestion sûre et durable de ces derniers. C’est pourquoi les exploitants des centrales nucléaires et la Confédération ont fondé en 1972 la Nagra (Société coopérative nationale pour le stockage des déchets radioactifs) dont le siège est à Wettingen (AG). La Nagra est le centre de compétences techniques de Suisse pour le stockage des déchets radioactifs dans des dépôts en couches géologiques profondes.

110 collaboratrices et collaborateurs s’engagent quotidiennement en faveur de cette tâche d’envergure, conscients de leurs responsabilités envers la protection durable des hommes et de l’environnement. Grâce à de vastes programmes de recherche réalisés dans deux laboratoires souterrains de Suisse et à une coopération internationale intense, ils disposent des compétences scientifiques et techniques nécessaires.