Technical Report NTB 98-03
Large-scale Experiment for Water and Gas Transport in Cementitious Backfill Materials (Phase 1) COLEX I
Dans le projet suisse pour le stockage définitif de déchets radioactifs de faible et moyenne activité, les espaces entre les fûts de déchets seront remplis d'un mortier très perméable («mortier 1» selon la désignation de la Cédra). Ce mortier doit permettre, en plus de la stabilisation mécanique due au remplissage des vides et de l'adsorption des radioéléments, l'évacuation des gaz dus à la corrosion vers la roche encaissante. Cela peut éviter des dégâts à la construction de la caverne dus à une éventuelle surpression. Le transport d'eau couplé à celui du gaz est également digne d'intérêt, car il est le vecteur de transport des radioéléments.
Les simulations numériques effectuées à ce jour pour le transport de gaz et d'eau dans un dépôt final sont basées sur des paramètres de transport évalués en laboratoire sur de petits échantillons de mortier. Il manque encore une validation des simulations numériques basée sur une étude à plus grande échelle. Les investigations présentées ici sont destinées à combler cette lacune.
La partie expérimentale examine le transport de gaz et d'eau dans une colonne verticale pouvant atteindre 5.4 m de hauteur, remplie de mortier de colmatage. La colonne est modulaire et peut se terminer dans la partie supérieure par un matériau de perméabilité définie (bouchon terminal). Grâce à cette terminaison modulable on peut étudier l'influence de la roche encaissante moins perméable ou celle d'éventuelles ouvertures pour la vidange du gaz au toit de la caverne. L'arrivée de gaz, avec un débit réglable, est connectée à l'extrémité inférieure de la colonne. On peut ainsi simuler la production de gaz des déchets.
On a effectué 5 essais en tout, en variant le débit de production de gaz, la hauteur de la colonne et la perméabilité de la partie terminale. Le mortier dans la colonne et le bouchon terminal ont été saturés d'eau à 95 % avant le début de chaque essai. Tous les essais ont révélé une augmentation de pression au cours du temps, d'autant plus rapide qu'était forte la production de gaz et faible la perméabilité de la partie terminale. Au début des essais, on n'a observé qu'un débit d'eau à la sortie de la colonne. Ce n'est que lorsque la saturation en eau a baissé jusqu'à 80 % environ que l'on a observé un flux de gaz à la sortie de la colonne. Ce flux de gaz n'était pas continu, mais intermittent, en pulsations.
Ensuite, les essais ont été simulés numériquement et les résultats comparés aux observations. Les simulations basées sur les paramètres de transport utilisés jusqu'ici restituent en bonne partie les observations. Pour terminer, on propose des extensions du modèle numérique permettant de simuler des phénomènes qui n'ont pas encore été pris en compte dans celui-ci.
