Technical Report NTB 90-39

Grimsel Test SiteThe Grimsel Migration Experiment:A hydrogeochemical equilibrium test

Un essai de migration par injection continue a été effectué au laboratoire souterrain du Grimsel (LSG) dans la fissure AU 96. Pour l'injection, une eau étrangère (eau EM), qui est chimiquement différente de l'eau interstitielle (eau MI) a été utilisée. Un champ dipolaire a été établi entre deux puits de forage dans la zone de migration, c'est-à-dire entre le forage d'injection (BOMI 86.004) et le forage d'extraction (BOMI 87.006).

Un des buts principaux de ce test d'équilibre hydrogéochimique était d'observer le comportement de ce système après l'injection d'une eau «étrangère», et de déterminer le temps nécessaire pour établir conditions stationnaires dans la zone de migration.

En total, 22 échantillons d'eau ont été prélevés dans le forage d'extraction et analysés en laboratoire. Cet essai fait parti des préparatifs nécessaires pour les essais futurs sur la migration des radionucléides dans la roche cristalline, car il n'est pas sur si l'eau de migration naturelle peut garantir un flux constant et suffisant dans certains expérimentes à long terme.

Les résultats de l'essai d'équilibration hydrogéochimique ont clairement montré que des anions comme F-, CI- atteignent des concentrations stationnaires dans le puits d'extraction après environ 50 heures. Par contre, les concentrations des cations majeurs, Na+ et Ca2+ deviennent stationnaires après ~ 150 heures. La retardation des cations Sr2+, K+ et Mg2+ est encore plus forte. Sr2+ ne parvient a l'équilibre qu'après environ 250 heures tandis que les concentrations de K+ et Mg2+ étaient toujours en légère augmentation après la conclusion de l'expérience (après ~ 312 heures). La conclusion à tirer est que l'on ne peut pas utiliser une eau «étrangère» comme eau de source pour l'injection des traceurs sorbents dans les essais de migration LSG.

Les résultats sont ensuite analysés et interprétés tenant compte que le remplissage de la faille se comporte comme un faible échangeur de cations, qui est responsable pour des changements chimiques dans l'eau d'extraction en addition des changements qui résultent de mélangement avec l'eau étrangère.

D'après les mesures de concentration en fonction du temps au forage d'extraction, on a déduit des courbes de différence qui représentent l'interaction de l'eau étrangère avec le remplissage de la fissure. Les résultats, avec des coefficients de sélectivité et des hypothèses sur la géométrie de la faille, ont permis d'estimer la capacité d'échange cationique (CEC) du remplissage minéral de la faille de migration. En utilisant la CEC estimée, les constantes de distribution (Kd) pour Na+ et Sr2+ ont étées prédites.

Les propriétés de sorption de Na+ et Sr2+ sont importantes pour le programme réalisé dans le laboratoire souterrain de la Nagra/PSI au Grimsel, puisque ces deux traceurs sont utilisés dans des essais sur la migration des radionucléides en 1990/1991.