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Technical Report NTB 94-13
KRISTALLIN-I: Repository Layout Study Preliminary Calculation of Temperature Distributions around an Emplacement Tunnel
L’objectif principal de cette étude est de développer une compréhension de l’impact du facteur « espacement » des galeries de stockage sur la distribution des températures autour d’un tunnel de desserte (diamètre 3.7 m) d’un stockage de déchets radioactifs à haute activité, supposé situé dans le socle cristallin du nord de la Suisse. Dans le cadre du Projet « Gewähr » de 1985, l’espacement des galeries a été défini provisoirement à 40 m, sous l’hypothèse de l’existence d’un bloc de roche non perturbée et de dimensions suffisantes pour y insérer un stockage de référence de forme régulière. Les investigations géologiques détaillées du projet Cristallin-I ont fourni les premières indications sur la dimension des blocs de roche non-perturbés que l’on pouvait attendre. Bien qu’il y ait une bonne chance de trouver un ou plusieurs blocs adéquats, les vraies dimensions de tels blocs ne seront pas connues avant que l’on réalise une exploration plus détaillée. Les chances de trouver des blocs de dimension adéquate sont toutefois plus fortes si le stockage est conçu de manière compacte. Ceci a motivé l’étude des dimensions auxquelles le stockage pouvait être réduit sans compromettre sa sûreté. La sûreté peut être compromise soit par une perte de stabilité des galeries, soit par des températures excessives dans le champ proche des déchets, et particulièrement dans la bentonite, provoquées par la chaleur dégagée par les déchets de haute activité. Dans la présente étude, on fait varier l’espacement entre les galeries pour étudier son effet sur les températures maximales dans la bentonite. De plus, les propriétés thermiques de la bentonite et la présence de vides interstitiels remplis d’air sont aussi traitées comme des variables de dimensionnement.
Une conclusion importante de cette étude est que l’espacement horizontal entre les galeries ne devrait pas être inférieur à 20 m environ, pour qu’il n’ait que peu d’influence sur les profils de température. Les températures simulées de tous les éléments du champ proche ont tendance à croître de manière significative si l’espacement entre les galeries est inférieur à 20 m. Ces résultats doivent être considérés comme provisoires, car basés sur des hypothèses, paramètres et modèles numériques simplificateurs. Toutefois, ces résultats fournissent des données d’entrée pour les études de conception préliminaires sur le stockage de déchets radioactifs de haute activité.
Il n’a pas été observé de différence significative de température entre les cas où les propriétés thermiques de la bentonite sont fonction d’une teneur en eau variable (φ = 7 – 0 %, analyses n° 1 à 3) et les cas où la teneur en eau est gardée constante (φ = 2%, analyses n° 4 à 6). Ainsi, on en conclut que la distribution des températures dans le champ proche est insensible aux propriétés thermiques de la bentonite. D’autres analyses (n° 10 à 12) ont été conduites avec des propriétés thermiques de la bentonite plus favorables : Il a été admis qu’il n’y avait pas de vides interstitiels remplis d’air dans la bentonite et l’espacement des galeries a été maintenu à 20 m. Les profils de température sont alors sensibles à la conductivité thermique de la bentonite, mais pas à sa capacité thermique.
Enfin, il faut mentionner qu’il n’est pas certain que l’on puisse assurer une absence totale d’air interstitiel dans la bentonite. La faisabilité d’une bentonite sans air interstitiel devrait être étudiée, car la distribution des températures y est sensible.