Contribution à la compréhension des interactions physico-chimiques des matériaux anthropiques et naturels dans les environnements de stockage de déchets radioactifs

Les options d’architecture retenues pour la conception de l’installation de stockage géologique Cigéo (Centre Industriel de stockage GEOlogique), prévoient, au contact de la roche argileuse, l’incorporation de volumes importants de matériaux cimentaires et métalliques. Les matériaux cimentaires seraient utilisés pour construire les revêtements des galeries et des alvéoles de stockage de déchets de Moyenne Activité à Vie Longue (MAVL), ainsi que les massifs d’appui des scellements, permettant le confinement mécanique des noyaux en argile gonflante. Les aciers seraient quant à eux utilisés dans les alvéoles de déchets de Haute Activité (HA), les aciers au carbone serviraient pour le chemisage de l’alvéole ainsi que pour le conteneur, alors que les aciers inoxydables composent aujourd’hui l’enveloppe du colis primaire. Une série de transitoires (hydrique, hydraulique, chimique, thermique ou encore biologique) viendra mettre à l’épreuve la durabilité de ces composants durant la vie du stockage. De plus, l’incorporation de ces matériaux induira des perturbations chimiques sur les composants argileux pouvant remettre en cause leurs propriétés de confinement ou de rétention. En résumé, ce cocktail complexe est difficile à appréhender en raison des incertitudes importantes liées à une architecture en continuelle évolution et à l’incertitude sur les chemins réactionnels à moyen et long termes.

Comment évolueront chimiquement et physiquement les matériaux aux interfaces, dans des environnements complexes multiparamétriques qui seront rencontrés dans une installation telle que Cigéo ? Quelles sont les difficultés qui limitent la représentativité des calculs ? Quels ont été les programmes développés et conduits dans le but de pallier ces lacunes et quels en sont leurs résultats majeurs ? Pour tenter de répondre à ces questions, dans les programmes de recherche dirigés, pour l’ensemble des systèmes étudiés, une approche itérative a été employée, tant sur le plan du support (modélisations, essais en laboratoire, essais in situ) que sur le plan du matériau à analyser (essais sur matériaux modèles, essais couplés, essais représentatifs). Une approche multi-techniques de caractérisation du solide a systématiquement été utilisée. Ce travail se veut être une synthèse de l’ensemble de la démarche scientifique imaginée, initiée et développée durant ces sept dernières années de recherche, dans le domaine des interactions entre les matériaux anthropiques et l’environnement du stockage géologique des déchets radioactifs.