Technical Report NTB 16-05
An assessment of the possible fate of gas generated in a repository for low- and intermediate-level waste
La présente étude propose une évaluation des processus entrainant une réduction de la pression des gaz dans un dépôt géologique profond générique implanté dans l’Argile à Opalinus et destiné au stockage des déchets de faible et moyenne activité (DFMA). Les réactions chimiques et les processus biologiques sont deux facteurs susceptibles d’augmenter la pression des gaz ou au contraire de la réduire. Un synopsis complet est fourni afin de présenter la compréhension actuelle des phénomènes chimiques, microbiens et géologiques associés à la génération et la consommation de gaz dans un dépôt pour DFMA.
La dégradation de matériaux organiques (par l'activité microbienne et les réactions chimiques) et la corrosion des métaux en milieu anoxique génèrent divers gaz, tels que l'hydrogène, le dioxyde de carbone, le méthane, le sulfure d'hydrogène et l'ammoniac. Certains de ces gaz réagissent avec les matériaux présents au niveau de leur point d'émission. On suppose en particulier que le dioxyde de carbone et le sulfure d'hydrogène réagissent entièrement avec le ciment, l'eau ou le fer, ce qui n’entraine par conséquent aucune augmentation de pression des gaz dans le dépôt. Les autres gaz générés (principalement l'hydrogène, le méthane et, dans une proportion moindre, l'ammoniac) ne réagissent pas au niveau de leur point d'émission et peuvent ainsi contribuer à l'augmentation de pression.
L'augmentation de la pression gazeuse dans les cavernes de stockage des déchets FMA entraine la migration des gaz au travers des dispositifs de scellement (perméables aux gaz) et de la zone perturbée mécaniquement. Lorsqu’ils atteignent les tunnels d'exploitation et de construction, les gaz peuvent être consommés par les microorganismes, ce qui entraine une baisse de pression. Afin de permettre la prolifération des microorganismes sur le long terme, le matériau de comblement du tunnel d'exploitation doit présenter une porosité suffisante et une eau interstitielle favorable au développement de la vie. Les découvertes expérimentales réalisées au laboratoire souterrain du Mont Terri montrent que les bactéries trouvées dans l'eau des forages sont en mesure de transformer efficacement l'hydrogène, pour autant que cette eau contienne des sulfates.
La plausibilité de ces suppositions est confirmée par des exemples probatoires tirés de structures souterraines naturelles et techniques. Ces exemples indiquent que l'activité microbienne souterraine peut se produire sur le très long terme (plusieurs centaines ou milliers d’années) et à grande échelle (millions de mètres cube de gaz transformé).
Des bilans de masses et modèles de transport ont permis d'évaluer l'impact potentiel des réactions de consommation des gaz sur l'augmentation de la pression gazeuse. Les résultats indiquent que le transport de sulfates entre la roche d'accueil et les différents tunnels une fois comblés limite la conversion microbienne de l'hydrogène. Si, en revanche, le matériau de comblement s'avère être une source supplémentaire de sulfates (par ajout de gypse, par exemple), les microorganismes peuvent alors l'utiliser, ce qui entraine une baisse de pression.
