L’Argile à Opalinus – au cœur du concept de sûreté du dépôt en profondeur
L’Argile à Opalinus est particulièrement intéressante pour la gestion des déchets radioactifs pour trois raisons. C’est dans cette roche que doit être réalisé le dépôt en profondeur pour les déchets radioactifs de la Suisse.
La grande distance entre le dépôt en profondeur et la surface de la terre est à elle seule déjà un gage de grande sûreté. Et en profondeur, c’est la roche appelée Argile à Opalinus qui assure la protection à long terme de la population et de l’environnement. Cela est dû à trois propriétés de la roche argileuse.
Premièrement, l’Argile à Opalinus est pratiquement imperméable à l’eau. Deuxièmement, elle colmate d’elle-même d’éventuelles fissures. Et troisièmement, elle fixe les radionucléides, c’est-à-dire les particules radioactives.
Tout cela freine tellement les mouvements des particules radioactives qu’elles ne peuvent s’échapper du dépôt en profondeur tout au plus qu’en quantités infimes et sans danger dans l’eau souterraine et l’environnement.
Même s’il y a également, à côté de l’Argile à Opalinus, des barrières techniques qui empêchent la diffusion de substances radioactives, l’Argile à Opalinus est, de loin, l’élément le plus important du dépôt en profondeur pour la sûreté à long terme. Des dizaines d’années de recherches et de nombreuses expériences scientifiques ont montré que cette roche argileuse confine efficacement les déchets radioactifs dans le sous-sol profond.
Petites particules, grands effets
Durant la période , de vastes régions d’Europe étaient couvertes par une mer peu profonde. Celle-ci n’avait que 20 à 50 mètres de profondeur en moyenne. Il y a environ 175 millions d’années, de fines particules, apportées par les rivières, se sont déposées sur le fond de cette mer. Ces particules étaient constituées en grande partie de minéraux argileux, résultant de l’altération de granites. En quelques centaines de milliers d’années, une épaisse couche de boue s’est formée devenant, plus tard, l’Argile à Opalinus, d’une bonne centaine de mètres d’épaisseur.
Afin d’étudier les trois propriétés déterminantes de cette roche argileuse, il faut l’observer à l’échelle microscopique. Les minéraux argileux sont constitués de minuscules plaquettes, entre lesquelles de l’eau est piégée. Les pores microscopiques entre les plaquettes contiennent également de l’eau piégée. L’Argile à Opalinus contient ainsi plus de dix pour cent d’eau, mais celle-ci ne peut pratiquement pas se mouvoir. C’est la raison pour laquelle cette roche argileuse est pratiquement imperméable à l’eau.
Si malgré tout de l’eau pénètre dans cette roche, par exemple par une fissure, l’Argile à Opalinus gonfle, son volume augmente et la fissure est automatiquement colmatée. Cette propriété d’auto-cicatrisation a été démontrée par plusieurs expériences scientifiques.
Dans le laboratoire souterrain du Mont Terri, dans le canton du Jura, l’Argile à Opalinus fait également l’objet de recherches depuis 1996.
Si l’on pouvait assembler ces minuscules plaquettes d’argile, on obtiendrait une surface considérable : un gramme d’Argile à Opalinus suffirait à couvrir 100 mètres carrés. Et comme ces plaquettes sont chargées négativement, les particules chargées positivement restent fixées sur cette immense surface. La plupart des substances radioactives contenues dans les déchets sont des métaux, et sont donc chargées positivement. Elles sont par conséquent retenues par les plaquettes d’argile.
Environ 200 ans après la mise en dépôt des déchets radioactifs, leur rayonnement à l’intérieur des conteneurs pour stockage définif ne représente plus que quelques pour cent de la quantité initiale. Ces conteneurs en acier à paroi épaisse confinent complètement les déchets hautement radioactifs pendant au moins 1000 ans. Lorsque, un jour, ils ne seront plus totalement étanches, des radionucléides s’échapperont dans le matériau de remblayage des galeries de stockage. Mais près de 90 pour cent de ces particules radioactives resteront bloquées dans le matériau de remblayage. Celui-ci est constitué de granulés d’argile comblant l’espace entre les conteneurs et l’Argile à Opalinus.
Il y a différentes sortes de radionucléides. Un grand nombre d’entre eux n’iront pas très loin et se désintégreront déjà dans le dépôt en profondeur. D’autre iront un peu plus loin. Et seul un petit nombre franchira de plus grandes distances, jusqu’à ce qu’ils aient « brûlé leurs réserves d’énergie » – comme dans un marathon.
L’impensable est également pris en compte
Afin de démontrer la sûreté sur le long terme du dépôt en profondeur, la Nagra prend également en compte des scénarios improbables. Ainsi, les analyses de sûreté montrent, par exemple, que la protection de la population et de l’environnement prescrite par la loi serait assurée même si l’Argile à Opalinus n’avait que 50 mètres d’épaisseur au lieu de 100 mètres. Ou si une fissure pas complètement colmatée dans la roche argileuse traversait tout le dépôt en profondeur : même dans ce cas, la dose de rayonnement resterait nettement en dessous de la valeur maximale autorisée.
Ces hypothèses particulièrement défavorables permettent d’étudier des scénarios très improbables. Il n’est pas possible de démontrer qu’elles ne se réaliseront pas, et les prévisions les concernant ne sont pas fiables. Certes ces hypothèses défavorables ont pour effet de surestimer les conséquences négatives pour la population et l’environnement. Mais elles servent justement à surmonter les incertitudes existantes.
En Suisse, trois régions entrent en ligne de compte pour la réalisation d’un dépôt en profondeur : le Nord des Lägern, Zurich nord-est et Jura est. Ces dernières années, la Nagra a effectué des investigations géologiques approfondies dans ces trois régions d’implantation. Celles-ci ont confirmé que la dose de rayonnement maximale autorisée serait loin d’être atteinte dans les trois régions, y compris avec des hypothèses particulièrement défavorables.
Du fait que la marge de sûreté est la plus grande dans le Nord des Lägern, la Nagra souhaite réaliser le dépôt en profondeur sur ce site. C’est dans ce sens qu’elle a déposé, en novembre 2024, une demande d’autorisation générale auprès de la Confédération.
D’où vient le nom d’Argile à Opalinus ?
Le nom de l’Argile à Opalinus lui vient du fossile Leioceras opalinum, fréquent dans cette roche. Il s’agit d’une ammonite. Dans la coquille en forme d’escargot et aux reflets opalescents vivait un animal qui ressemblait à un calmar. Grâce aux loges remplies d’air dans la coquille, l’ammonite pouvait monter et descendre, à la manière d’un sous-marin. À sa mort, la coquille tombait au fond de la mer, où elle se fossilisait.