Technischer Bericht NTB 88-22

Selon l'état actuel de la planification les matières organiques représentent une partie importante des déchets de faible et moyenne radioactivité qui seront stockés dans les dépôts définitifs. Pour l'analyse de sécurité il est donc important de connaître le comportement de ces matières pendant la durée de stockage. Actuellement subsistent d'importantes lacunes dans la connaissance des mécanismes et des effets possibles lors de la dégradation et de la transformation de ces matières organiques (NTB 84-07, 85-18/-19/-20/-21, 85-43).

L'étude présente résulte d'un travail commun entre archéologues et chimistes. Pour étudier le comportement à long terme des matériaux organiques, on a eu recours à des analogues archéologiques ou (pré)historiques. Les analogues sont des objets découverts dans les fouilles archéologiques dont la composition rappelle celle des matières qui seront stockées dans les dépôts. Il s'agit principalement de substances semblables au bitume, comme la poix de l'écorce du bouleau ou des résines, et qui ont servi comme matériaux de consolidation, d'étanchéité et de collage. Ces matériaux peuvent être comparés aux bitumes largement utilisés pour le conditionnement des déchets radioactifs.

Le bois fut utilisé abondamment à toutes les époques de l'histoire. Les objets en bois découverts dans les fouilles peuvent donc donner des indications importantes sur les conditions de conservation de ces sites. Les matériaux bitumineux provenant des fouilles furent caractérisés à l'aide de méthodes analytiques (par exemple: chromatographie en phase gazeuse, spectroscopie en infrarouge). Dans le cas d'objets en bois, on utilisait des méthodes spécifiques pour déterminer la proportion de cellulose et de lignite.

Les conditions pour la conservation du bois et celle des substances bitumineuses ne sont pas les mêmes. Les exigences liées à la conservation des matières bitumineuses sont moindres; ainsi par exemple l'humidité des sites joue un rôle moins important. La stabilité des produits bitumineux est révélée par l'ancienneté des découvertes qui peuvent dater de 50'000 ans. Toutefois, dans le cadre de cette étude on n'a pas pu établir si la faible teneur de certains constituants des objets découverts était imputable au stockage ou à leur relative rareté a l'origine. Le bois, par contre, ne peut se conserver sur de longues périodes que dans des conditions précises. Les plus anciens bois trouvés en Suisse remontent au Mésolithique soit à environ 8'000 ans. L'analyse chimique de ces bois montre en comparaison avec les bois actuels une teneur en cellulose significativement plus basse.

Pour établir un lien entre le degré de conservation des matériaux organiques provenant des fouilles (le bois principalement) et les propriétés des couches du sol, on a caractérisé ces dernières en mesurant différents paramètres tels que le potentiel de réduction, la teneur en substances organiques et en eau, la valeur du pH etc. Les résultats de ces analyses montrent que les sols ayant des propriétés conservatrices présentent en général les caractéristiques suivantes:

• saturation en eau
• absence d'oxygène, bas potentiel de réduction
• activité biologique réduite
• basses températures
• faible convections (donc faibles déplacements de matière)
• pas de perturbation

C'est pourquoi les zones saturées en eau comme par exemple les marais et les sédiments lacustres se révèlent comme particulièrement favorables à la préservation à long terme de matières organiques.