Technical Report NTB 01-05

Les dépôts pour les déchets nucléaires de faible et de moyenne activité contiennent de grandes quantités de matériau cimenté. Par suite de l’interaction avec l’eau de forma­tion, le ciment sera dégradé et formera des minéraux secondaires. La quantité de minéraux secondaires précipités dépend de la composition chimique de l’eau de formation. De plus, au voisinage du dépôt, les conditions hydrauliques et les paramètres décrivant le transport de masse (des radionucléides) évolueront avec le temps pendant la phase de dégradation du ciment. En conséquence, les changements de porosité dus aux réactions des minéraux et du ciment influenceront la perméabilité et la diffusion: une eau de formation riche en CO₂ conduira à la précipitation de calcite dans les zones con­ductrices d’eau entourant le dépôt de déchets cimenté et aura ainsi un impact sur le re­larguage des radionucléides issus du dépôt cimenté dans l’environnement rocheux hôte.

Des expériences en colonne au laboratoire ont montré des changements simultanés de la porosité et de la perméabilité pendant la dégradation de disques de ciment poreux. Des résultats quantitativement différents ont été obtenus pour l’interaction avec de l’eau en­richie en CO₂ et pure. Le code séquentiellement couplé d’écoulement, de transport et de réaction chimique, MCOTAC, est utilisé pour inclure de telles observations dans la modélisation. Des relations porosité-perméabilité et porosité-diffusion sont utilisées pour décrire la dégradation du ciment et la précipitation consécutive de minéraux se­condaires. Pour ces procédés couplés complexes, la modélisation à une dimension a atteint ses limites d’application. Donc, des calculs avec des modèles à deux dimensions ont été utilisés pour prédire l’évolution temporelle des paramètres de transport des ra­dionucléides à l’intérieur d’une “échelle réduite” d’un champ proche d’un dépôt de déchets cimenté. Le feedback des réactions de chimie minérale sur les paramètres hy­drauliques et de transport à l’intérieur d’un tel champ-proche produit un transport réduit des solutés dans le voisinage d’un site de stockage à cause des changements de porosité et de perméabilité à l’interface roche-site de stockage. Le transport des radionucléides issus du site de stockage pourrait donc être drastiquement réduit par la porosité et la diminution de perméabilité. Ce phénomène est particulièrement important pour les ra­dionucléides qui montrent peu ou pas de sorption, car seuls les paramètres de transport (vitesse d’écoulement d’eau, dispersion et diffusion) influenceront leur comportement migratoire. A l’intérieur de l’approche “échelle réduite” en milieu poreux, le couplage des réactions chimiques et des paramètres hydrodynamiques indique une barrière auto­bloquante à l’interface roche-site de stockage simulée pour plusieurs scénarios. Cette barrière pourrait perdurer pour des temps très longs et contenir efficacement les radio­nucléides à l’intérieur du système de stockage ouvragé.