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Barrières techniques
Les barrières empêchent ou freinent la libération de radionucléides à partir d'un dépôt profond.
Les déchets hautement radioactifs sont confinés dans plusieurs enveloppes constituées de matériaux divers tels que du verre, des métaux et des argiles. L'examen de gisements naturels et d'objets archéologiques fournit différentes indications pour l'évaluation du comportement à long terme de ces matériaux.
Le verre possède une structure amorphe, ce qui signifie que ses composants sont agencés de manière irrégulière.
Le verre se casse selon des surfaces non planes, conchoïdales; dans un cristal, les cassures produisent généralement des surfaces planes.
On trouve dans la nature des verres volcaniques (obsidienne), composés de quartz amorphe, et qui ont en partie été conservés dans un état chimique non modifié durant des millions d'années.
A Senzeilles en Belgique, on a trouvé dans une argile de très petites perles de verre (0,05 – 1 mm), qui ont été produites lors de l'impact d'une météorite il y a 365 millions d'années. Malgré leur petite taille, ces perles de verre ne montrent aucune trace d'altération.
En raison de ses propriétés, le verre constitue la première barrière technique (c’est-à-dire la plus proche des déchets) dans un dépôt géologique en profondeur pour déchets hautement radioactifs. Une matrice de verre, résistante à la corrosion, offre un confinement efficace et à long terme des éléments radioactifs.
L'acier est un alliage de fer contenant un peu de carbone qui va ralentir le processus de corrosion.
Dans les premières couches du sous-sol, le fer rouille au contact de l'eau riche en oxygène. Toutefois, la couche de rouille protège le métal situé en-dessous et retarde la progression du processus de corrosion.
Les objets en métal issus de fouilles archéologiques aident les scientifiques à estimer la durée de vie des conteneurs métalliques de déchets hautement radioactifs. La fabrication de l'acier est connue depuis 2700 ans, tandis que le fer a été utilisé il y a 3500 ans déjà. Les objets archéologiques en fer datent principalement de l'époque romaine.
L'exemple du casque romain
La rouille a rongé ce casque romain en fer, épais de 2 à 3 mm à l’origine, pendant qu’il était enfoui dans le sol. Mais sur une durée de presque 2000 ans, elle n’a pas pu le détruire complètement.
Pour comparaison: Les substances fortement radioactives n’entreront en contact avec l’humidité du sous-sol que lorsque la corrosion aura détruit les parois d’acier des conteneurs, d’une épaisseur minimale de 15 cm. Ceci ne devrait pas arriver avant environ 10 000 ans. Ce n’est qu’à ce moment-là que les éléments radioactifs pourraient être acheminés par l’eau souterraine en direction de la surface. Mais à ce moment, la radioactivité aura décru pour une grande part. Le scellement des galeries à l’aide de bentonite, ainsi que la roche d’accueil environnante, garantiront la continuité d’un confinement sûr.
Image: Nagra
L’argile gonfle et étanchéifie
Le matériau de colmatage des galeries de stockage doit, d’une part, empêcher l’eau infiltrée d'atteindre les conteneurs et d’autre part, emprisonner les radionucléides qui pourraient s'en échapper. La bentonite est une argile qui peut remplir ces deux missions. Elle peut absorber beaucoup d'eau, ce qui la fait gonfler. En outre, elle a la capacité de capturer et de retenir pendant longtemps les radioéléments. C'est pourquoi, dans les galeries de stockage, les espaces entre les conteneurs de déchets seront remplis de bentonite gonflante.
Fissures dans un sol argileux. Quand l’argile se dessèche, elle se rétracte et des fissures se forment. Lorsqu’il pleut, l’eau est absorbée par l’argile et les fissures se referment. Photo: Nagra