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Technical Report NTB 93-16
Propagation of a Hyperalkaline Plume into the Geological Barrier Surrounding a Radioactive Waste Repository
Une conséquence probable de l'implantation d'un dépôt final pour déchets de faible et moyenne activité dans une formation de marnes valanginiennes sera le relâchement d'un panache hyperalcalin dont les valeurs initiales de pH pourraient atteindre 13 ou plus, entraônant une altération agressive de la roche d'accueil environnante. Des relations de stabilité thermodynamique indiquent que divers minéraux de silicates constituant les roches sont instables dans des solutions fortement alcalines; des altérations significatives des propriétés physiques et chimiques de la roche d'accueil sont par conséquent vraisemblables. En raison de la faible concentration de silice, typique du fluide intersticiel des ciments Portland, une roche d'accueil comportant des silicates doit être dissoute au contact initial avec le panache hyperalcalin. La durée d'existence de ce panache pourrait atteindre des dizaines de milliers d'années, voire davantage, selon la quantité de ciment contenue dans le dépôt final. Un modèle géochimique de transport (MPATH), qui comprend la cinétique de réactions chimiques, est utilisé pour évaluer les altérations de marnes valanginiennes soumises à un environnement de pH élevé et pour prédire la propagation spatiale du panache hyperalcalin en fonction du temps. Les calculs prédisent la dissolution du quartz, de minéraux argileux et de la chlorite ainsi que la précipitation de minéraux du groupe des zéolites tels que l'analcime et la natrolite comme de minéraux siliceux feldspath-K et albite. Selon la composition du fluide intrusif et de la roche d'accueil, on prédit en outre la formation d'hydrates de ciment Portland tels que des silicates de calcium et des hydrates d'aluminates en plus d'ettringite et de sel de friedel. La dissolution de minéraux argileux réduit le pH du panache hyperalcalin à des niveaux situés entre 8 et 10 selon la composition du fluide intrusif et de la roche d'accueil. Pour un transport purement advectif à travers un milieu poreux, négligeant les modifications de porosité et de perméabilité, on calcule une vitesse de migration du front de fort pH d'environ un à deux ordres de grandeur en-dessous de celle de l'eau d'infiltration souterraine. En raison de la précipitation de phases secondaires, une rapide diminution de la porosité de la marne se manifeste toutefois à plusieurs mètres du dépôt. La porosité augmente à l'interface entre la roche d'accueil marneuse et le ciment en raison de la faible concentration de silice dans le fluide intersticiel du ciment.