Technischer Bericht NTB 02-24

Ce rapport présente les connaissances acquises au cours du projet « remblai et scellement du forage SB4a/schräg ». Ce dernier, effectué en 1994/95, fait partie des forages de reconnaissance du Wellenberg, site potentiel de stockage de déchets radioactifs à faible et moyenne activité. Dû au fait que le forage traversait la proximité immédiate de la zone de stockage, son remblai devait être effectué conformément aux critères de sûreté relatifs au transfert de nucléïdes. Ceci constituait en Suisse une mesure pionnière et conférait donc au projet un caractère pilote.

Si l'on exclut sa partie Quaternaire, le forage SB4a/s ne traverse que des formations hôte: la formation de Palfris, les marnes de Vitznau, le Mélange interhelvétique au mur de la nappe du Drusberg ainsi que les marnes à Globigérines et les schistes de Schimberg au toit de la nappe de l'Axe. Du point de vue hydrogéologique, la formation hôte peut être considérée comme un milieu fracturé à matrice extrêmement peu perméable, les éléments perméables (discontinuités) n'étant presque qu'exclusivement formés que par déformation cassante (zones de cisaillement cataclastiques) ou par des discontinuités ductiles réactivées par phase postérieure de déformation cassante.

Des études qui ont précédées le projet, ont montré la faisabilité de principe du scellement du forage. Le scellement formant barrière à des cheminements préférentiels le long du forage entre une zone de stockage potentielle et la biosphère était considéré en principe comme réalisable. L'agencement des éléments du scellement devait cependant être effectuée en prenant en compte les caractéristiques spécifiques de la roche hôte et des conditions particulières au forage.

Un scellement à plusieurs composants a été conçu pour le forage SB4a/schräg. Il repose sur l'emploi de divers matériaux aux propriétés physico-chimiques distinctes. Pour les matériaux de remblai, le choix a porté sur des ciments de forages profonds et des ciments gonflants. Comme matériaux de scellement, de la barythe et des granulats de bentonite surcompactée ont été retenus. Les propriétés des matériaux ont été testées en laboratoire dans un grand nombre d'essais spécifiques.

Un programme de réalisation du scellement a été mis sur pied suite au travaux de conception. Il a pris en compte les conditions géologiques et hydrogéologiques. Ainsi, le scellement du forage a pu être mis en oeuvre sur le terrain en une durée de deux semaines, en conformité au programme et sans difficulté majeure.

Les considérations d'analyse de sûreté ont permis d'identifier les paramètres les plus importants qui influencent l'efficacité de la barrière en termes de flux de radionucléides: Débit à travers le système «forage rebouché»; Longueur des segments remblayés et des scellements; Période de demi-vie et propriétés de sorption des radionucléides considérés. Les radionucléides à vie longue ou ceux qui ne sont pas retenus par sorption ne sont pas ou peu retenu dans la barrière. L'impact est cependant semblable à celui de cheminements dans des zones cataclastiques. De par leur rétention efficace au champs proche et leur faible transfert, les doses de rayonnement des radionucléides précités sont cependant inférieures à la valeur limite de 0.1 mSv/a. Des modélisations approfondies effectuées sous différentes hypothèses sur propriétés des matériaux et en prenant en compte la sûreté à court et long terme, ont permis de démontrer que l'effet de barrière du système remblai/scellement du forage SB4a/schräg était suffisant. Ainsi, le forage rebouché se comporte, quant à sa capacité de barrière pour les radionucléides, de la même façon que la roche hôte. Grâce à une planification, une réalisation et une assurance qualité soignées, il a été possible de réaliser avec succès le remblai et le scellement du forage SB4a/schräg dans le respect des prescriptions de sûreté quant au transfert des radionucléides.