Technical Report NTB 94-18

Les expériences de migration au laboratoire souterrain du Grimsel de la Nagra ont pour but d'étudier les mécanismes de transport en solution dans une fissure bien définie dans la roche cristalline. Dans le cadre de ces expériences, des calculs ont été réalisés en vue de tester la validité et les limites du modèle appliqué et des données pour les conditions du terrain.

Le modèle comporte une partie hydrologique, qui décrit les champs d'écoulement des dipôles expérimentaux, et une partie concernant le transport en solution, qui décrit la migration des nucléides dans la fissure. En outre, les expressions analytiques servant de guide à l'interprétation des résultats expérimentaux sont données.

Les principaux résultats de l'analyse des courbes d'écoulement pour l'uranine, traceur non sorbant, le sodium, traceur faiblement sorbant, et le strontium, traceur plus fortement sorbant, sont les suivants:

1. Le modèle peut reproduire les courbes d'écoulement des expériences de migration avec une bonne précision. (Un concept de double porosité est utilisé, pour décrire le transport advectif et dispersif dans des zones conductrices et diffusion moléculaire dans l'eau stagnante des pores de la zone adjacente – diffusion dans la matrice).
2. Le processus de diffusion dans la matrice est mis en évidence par les queues des courbes d'écoulement, qui décroissent en fonction de t^-2/3 et par la forme spécifique des fins de queue. Ces deux effets sont confirmés par les expériences.
3. Pour des nucléides qui sorbent rapidement, pas trop fortement, de façon linéaire et qui exhibent un échange réversible des cations sur une brèche de remplissage, les coefficients de sorption obtenus au laboratoire peuvent raisonnablement être extrapolés aux conditions du terrain; une exigence nécessaire est un soin adéquat pour sélectionner et préparer les échantillons de roche.

En utilisant les paramètres de l'analyse précédente, des prédictions ont été faites pour les expériences dans un champ d'écoulement plus petit et plus rapide. Pour l'uranine, traceur non sorbant, et le sodium, traceur faiblement sorbant, la comparaison entre les courbes d'écoulement expérimentales et celles prédites est bonne. Pour le strontium, la comparaison est raisonnable. L'accord observé confirme que le modèle décrit de façon adéquate les principaux processus de transport des nucléides.

Les expériences de migration au Grimsel, réalisées avec précision exceptionnelle, constituent un test très précieux pour le modèle et les données. Les résultats du modèle représentent une étape importante quant à la compréhension des mécanismes de transport des nucléides et contribue à accroître la confiance dans les calculs de transport pour des analyses de sécurité.