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N°62/63
1. LE STOCKAGE DES DÉCHETS RADIOACTIFS
3. Le labo profond

     Pour le laboratoire souterrain, c'est encore plus amusant. Tout d'abord, ce qui ne vous est pas dit, c'est qu'il y a un partage des recherches au niveau européen (voir Gazette Nucléaire N°61, p. 16).
     Les trois types de structures aujourd'hui jugées intéressantes pour le stockage des déchets de haute activité sont le granit, l'argile et le sel. La répartition se fait ainsi: l'Allemagne étudie le sel (mine d'Asse), la Belgique étudie l'argile (Mol), la France étudie le granite (voir cartes jointes provenant d'une publication de l'AIEA, pour information).
     Première remarque: si on ne fait qu'un laboratoire souterrain en France, on ne voit pas bien ce que signifie la notion de choix. Il sera forcément le meilleur (à défaut d'être bon!).
     Seconde remarque: il est loin d'être évident que le granite soit la meilleure solution car il est difficile de maintenir l'étanchéité de la fermeture du puits pendant quelques millénaires. Le sel pose aussi quelques menus problèmes car on peut craindre des intrusions humaines, pour exploitation, comme cela est déjà arrivé aux USA. Une entreprise d'extraction de sel par injection d'eau, implantée à quelques kilomètres de là, a permis de récupérer les containeurs barbotant dans la saumure.
     Si l'on suppose que le meilleur milieu est l'argile, on pourrait (on peut rêver) refiler nos déchets de haute activité aux Belges!
     Soyons réalistes, faisons deux laboratoires souterrains,
l'un dans le granit, l'autre dans l'argile.
     Quelques opérations de sondage et de test sont déjà commencées. A Auriat, les opérations ont été menées par l'IPSN (Institut de Protection et Sûreté Nucléaire, émanation
du CEA) et sont aujourd'hui au point mort. Les équipes du CEA, au moment de leur départ ont gentiment prévenu les gens que lorsqu'ils verraient arriver des véhicules marqués ANDRA, cela signifierait qu'ils sont choisis et que cela ne se passerait plus de la même façon...
     Mais il n'y a pas que le CEA qui travaille sur ce sujet. Le BRGM (Bureau de Recherches Géologiques Minières) aussi est sur la brèche et c'est dans ses activités normales.
     Dans le rapport d'activité 1983 du BRGM, sous le titre «Connaissance et exploitation des massifs fissurés: un champ d'étude privilégié: la mine de Fanay-Augère (Haute Vienne)», nous lisons: 		suite:
     Le massif granitique de Fanay-Augère, au nord de Limoges, a fait l'objet de recherches approfondies visant à améliorer les techniques de description et de modélisation de la fracturation naturelle et à simuler sur ordinateur les phénomènes hydrauliques, thermiques et mécaniques qui la régissent. Ces modèles ont ensuite été confrontés aux essais entrepris en forages et en galeries dans cette mine qui offre en effet des possibilités d'observation et d'expérimentation tout à fait exceptionnelles avec ses dizaines de kilomètres de galeries et son champ de filons subverticaux exploités depuis la surface jusqu'au niveau 360. Les résultats de ces essais, financés en grande partie par la Communauté économique européenne (CEE), seront très utiles pour juger des conditions d'étanchéité à long terme de sites de stockage souterrain des déchets radioactifs, mais également pour l'établissement d'ouvrages de génie civil, la recherche d'eau, la reconnaissance de gisements de matériaux. D'ores et déjà, l'importance et le volume des résultats acquis font de Fanay-Augère l'un des «pilotes souterrains» les plus étudiés dans le monde du point de vue de la fracturation.
     Dire que ce sera le laboratoire souterrain, c'est une conclusion hâtive. Pour le moment, c'est un labo dont les enseignements contribuent à la connaissance d'un milieu de stockage.
     Le seul risque est que, dans un souci d'économie, ce site soit attribué à l'ANDRA.


Formations salines potentiellement favorables pour un stockage de déchets de haute activité


Formations argileuses potentiellement favorables pour un stockage de déchets de haute activité


Roches cristallines potentiellement fayorables pour un stockage de déchets de haute activité

p.12

4. Stockage des déchets par injection dans le sol

     Nous vous avons entretenus des démêlée des habitants de
Châtelus-le-Marcheix avec les promoteurs du projet ENERGEROC (voir Gazette Nucléaire N°56/57 - numérisation à venir - et N°59/60). Nous avions émis quelques hypothèses sur la possibilité d'utiliser le projet de géothermie profonde par fracturation hydraulique pour de l'injection de déchets radioactifs sous forme liquide.
     Notre hypothèse fut repoussée d'un pied indigné par les promoteurs du projet qui écrivaient dans la Gazette Nucléaire 59/60: « ...des études sur la fracturation hydraulique ont été menées dans le Laboratoire national d'Oak Ridge aux Etats-Unis, le propos de ces études étant d'utiliser cette méthode pour effectuer des stockages de déchets sous forme liquide» .
     Première remarque: Ces études n'étaient pas à but intellectuel. Dans la suite de ce chapitre, nous allons vous présenter les résultats d'Oak Ridge.
     Par ailleurs (Gazette Nucléaire 59/60), il nous était aussi répondu que le stockage des déchets nucléaires sous forme liquide a été rejeté par les organismes français. Soit, mais tout d'abord il ne s'agit pas en définitive d 'un stockage sous forme liquide, même si l'injection se fait sous forme liquide et la Commission des Communautés européennes en parle dans son dernier rapport d' «Analyse de la situation actuelle et perspectives en matière de gestion des déchets radioactifs dans la Communauté», rapport qui fait le point sur la situation 1981-82. Page 45, nous retenons:
     «Un concept spécial de conditionnement et d'évacuation sous conteneurs est en voie de développement pour les déchets de faible et moyenne activité. Le système consiste à prégranuler les solutions, les boues ou les déchets solides avec du ciment et à mélanger les granulés avec un liant à base de ciment. Ce mélange peut être injecté dans une caverne où, en se solidifiant, il constitue un monolithe. Aucune intervention humaine n'est requise à l'intérieur de la caverne.
     Le concept est patroné par le BMFT et est développé par deux centres de recherche et deux sociétés industrielles».
     En dehors de Villechabrolle, on trouve en France, toujours dans le rapport d'activité du BRGM, des zones où des essais sont pratiqués et pour lesquelles la rédaction du rapport peut laisser planer des doutes, par exemple à Cezallier, site pour lequel il est écrit:
     «Enfin, il est prévu, en liaison avec un programme d'essais de fracturation dirigée, d'effectuer une série de mesures dans le bâti des roches métamorphiques».
     Revenons à Oak Ridge. Voici la traduction de la présentation du rapport:
     «Disposal of radioactive grouts into hydraulically fractured shale» AIEA, Vienne 1983-STI/Doc/10/232»
     Ce qui se traduit par:
     «Stockage de mortiers radioactifs dans les schites fracturés hydrauliquement»
     Ce rapport présente une méthode originale de stockage des déchets radioactifs qui a été développée et est utilisée aux USA depuis près de deux décennies.
     Selon cette méthode, les effluents radioactifs, sous forme de coulée de liant hydraulique (mortier), sont injectés par la voie d'une fracturation de la formation profonde considérée comme isolée de la surface. La composition du mortier est choisie avec soin pour que la coulée injectée se solidifie in situ, garantissant la fixation des déchets et rendant ce type de stockage définitif.
     L'originalité de cette technique tient au fait qu'une simple opération combine:
     a) la préparation du site, puisque l'enfouissement des déchets est fait par fracturation hydraulique dans le roc;
     b) le conditionnement des déchets, puisqu'une consistance épaisse est nécessaire pour les incorporer au mortier;
     c) le confinement qui assuré par les qualités intrinsèques du roc et les propriétés du mortier.
     Cet avantage est accompagné d'un facteur économique, les déchets liquides peuvent en effet être stockés directement sans que l'on soit obligé de passer par les processus de concentration, évaporation et solidification, compactage, transport sur site. Une analyse coût-bénéfice montre que, dans quelques cas la méthode de stockage par fracturation hydraulique pourrait, pour cette véritable raison, être finalement dix fois plus économique que des techniques équivalentes.
     La méthode d'injection d'un mortier de déchets par fracturation hydraulique a été essayée pour la première fois en 1959 et 1960 à Oak Ridge avec des injections marquées au césium 137. 		suite:
     Le succès de l'opération a conduit à répéter la première expérience avec les effluents radioactifs actuels. En même temps, le procédé a été adopté pour un stockage de routine des déchets à O.R.N.L. (Oak Ridge National Laboratory).
     Entre 1966 et 1979, 8.800 m3 de mortier contenant
5.400 m3 de solution radioactive d'activité totale 640.000 Ci (23.680.000 GBq) ont été injectés dans un unique puits à environ 200 à 300 mètres de profondeur.
     L'analyse des tests et des injections a établi qu'à ORNL les injections dans les schistes se compactaient en strates horizontaux. On utilise cette structure géologique (schiste) parce que les applications de fracturation hydraulique en recherche pétrolière ou géothermique ont montré le risque de fracturation verticale des roches de couverture. Pour les déchets radioactifs, une telle orientation des fracturations serait nuisible au confinement convenahle du mortier.
     La théorie de la mécanique des roche suggère que les fractures horizontales devrait être l'orientation préférée des profondeurs autour de 1.000 mètres, mais cette théorie n'est pas très sûre.
     Attentive à ces réserves concernant une technique prometteuse, l'USAEC (United State Atomic Energy Commision) a demandé à l'ORNL et à l'US Geological Survey de mettre en place un programme de recherches supplémentaires sur d'autres sites et de considérer en particulier:
     - l'effet de la nature et de la composition des roches entourant la fracture;
    - la méthode de test pour déterminer l'orientation de
fracturation;
     - les études de site.
     Sur la base de ces recherches on a conclu que les réalisations d'Oak Ridge pouvaient être faites sur d'autres sites pourvu qu'ils aient les caractéristiques lithologique, structurelle et tectonique nécessaires et si l'emplacement, le type de forage et le projet, la surveillance et la sûreté satisfont des conditions spécifiques.
     Actuellement le site de fracturation à ORNL a atteint sa limite d'utilisation. Bien que les conditions aient été améliorées plusieurs fois avant cette période, de grosses modifications devraient être entreprises pour continuer à utiliser le site et ces considérations amènent à la décision de construire un nouveau dépôt sur un nouveau site plutôt que modifier et rendre compatible l'ancien. Le nouveau site devra être amélioré pour assurer une protection et un confinement adaptés à des déchets de plus haute activité spécifique que ceux manipulés sur l'ancien.
     L'efficacité de cette technique est maintenant établie. Le Comité Technique de l'AIEA sur les stockages souterrains, dans sa première réunion en décembre 78, a demandé à l'Agence de mettre au courant la Communauté scientifique des principales caractéristiques de la méthode, en proposant au début de la couvrir par une série de publications AIEA.
     Dans ce but, le Secrétariat de l'AIEA a cherché l'aide des organismes américains. Ces derniers ont très fortement encouragé le projet et se sont arrangés pour que l'US Geological Survey prépare pour l'Agence le premier document traitant des problèmes de choix de site et évaluant une expérience déjà passée et également en cours.
     Prenant en compte la maturité de cette technique (son intérêt potentiel établi par ce premier document, la troisième réunion de l'AIEA (novemhre 1980) a recommandé que tous les aspects de cette application soient traités dans une unique publication.
     (...) La touche finale au rapport pour publication AIEA a été faite après consultation des chefs de l'AIEA (H.O. Weeren et J. Molinari), l'AIEA remerciant chaleureusement les autorités et les scientifiques américains qui ont permis cette publication et qui ont préparé le document, espère que ce rapport sera à même d'aider les Etats Membres à prendre en considération la possibilité de stockage de mortier par fracturation hydraulique comme méthode alternative du stockage des déchets radioactifs.

Bibliographie
SUN R.J. Site Selection and Investigation for Subsurface Disposal of Radioactive Wastes in Hydraulically Induced Fractures, US Geological Survey, Open-file Report 80450 US GS, Reston, VA ( 1980).
WEEREN H.O., COOBS J.H., HAASE S.C., SUN RJ. TAMURA I., Disposal of Radioactive Wastes by Hydraulic Fracturing Rep. ORNL/CF-81/245, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee (may 1982).
p.13-14
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