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Technical Report NTB 12-04
Sorption Data Bases for Argillaceous Rocks and Bentonite for the Provisional Safety Analyses for SGT-E2
Au cours de l'étape 1 du plan sectoriel « Dépôts en couche géologiques profondes », quatre roches d'accueil potentielles ont été identifiées. Il s'agit d'une part des argiles à Opalinus (pour les dépôts destinés aux déchets de haute activité (DHA) et aux déchets de faible et de moyenne activité (DFMA) et d'autre part du 'Dogger brun' ('Brauner Dogger'), des Couches d'Effingen et des formations marneuses de l'Helvétique (dépôt DFMA seulement). Afin d'effectuer les analyses de sûreté provisoire, des bases de données de sorption sont nécessaires pour chacune de ces roches d'accueil, en tenant compte des différentes combinaisons possibles des différentes compositions minéralogiques et chimiques des eaux interstitielles. De plus, des bases de données de sorption sont requises pour les couches situées en dessous de la couche des argiles à Opalinus ainsi que pour la bentonite compactée prévue pour la barrière ouvragée dans le dépôt profond pour les DHA.
Dans un précédent rapport, Bradbury et al. (2010) ont décrit une méthode pour l'élaboration de bases de données de sorption génériques pour les formations argileuses et la bentonite compactée. La teneur en phyllosilicates type 2:1 (illite, smectite, interstratifiés illite/smectite) ainsi que la composition chimique des eaux interstitielles, qui contrôle la spéciation des radionucléides dans la phase aqueuse, sont considérées comme les facteurs clés influant sur le degré de sorption. La base de données de sorption repose principalement sur des valeurs de sorption obtenues pour l'illite (ou montmorillonite dans le cas de la bentonite), qui ont été converties par le biais de facteurs de conversion aux conditions génériques définies pour les différentes roches argileuses. Ces facteurs ont été utilisés pour prendre en compte des différences de minéralogie, de valeurs pH et de la spéciation. Finalement, un facteur de conversion Laboratoire → Roche a été utilisé pour convertir les données de sorptions obtenues à partir d'expériences en suspension, aux conditions in situ de la roche argileuse intacte. Cette approche a été utilisée afin d'élaborer des bases de données de sorption pour les différentes roches argileuses ainsi que pour la bentonite compactée en prenant en compte les différentes compositions minéralogiques et chimiques des eaux interstitielles.
La confiance dans la validité et robustesse de cette approche est accrue par des études supplémentaires: (i) les valeurs de sorption obtenues par cette approche ont été comparées aux valeurs des bases de données pour les argiles à Opalinus et la bentonite utilisé dans le Entsorgungsnachweis (Bradbury & Baeyens 2010), (ii) des isothermes sur la bentonite et les argiles à Opalinus ont été calculées avec cette approche en considérant des compositions d'eaux interstitielles réalistes et ont été comparées aux valeurs de sorption obtenues expérimentalement (Bradbury & Baeyens 2011), et finalement (iii) les résultats de calculs obtenues par cette approche ont été comparées à des valeurs de sorption mesurées (Baeyens et al. 2014). Dans tous les cas les résultats obtenus dans les différents exercices de comparaison sont en accord avec les valeurs obtenues en utilisant l'approche décrite.
Dans certains cas la teneur en phyllosilicates était trop faible pour appliquer cette approche. Cependant des bases de données de sorption ont été élaborées en considérant seulement la rétention par la calcite. La procédure est décrite dans ce rapport.
Par ailleurs, ce rapport décrit une méthode permettant de dériver des bases de données de sorption pour une roche d'accueil altérée par des solutions hyperalcalines provenant d'un dépôt à forte composante cimentaire. Il fournit ensuite les bases de données correspondantes pour les Couches d'Effingen et les formations marneuses de l'Helvétique.