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Milieu argile



L’argilite du callovo-Oxfordien

Le Bassin parisien : un milieu géologique stable
Le milieu du Bassin Parisien offre à grande échelle une stabilité géologique à long terme, assurée en particulier par une sismicité faible. La couche argileuse est homogène, en raison de dépôts sédimentaires qui furent réguliers dans le temps et d’une histoire géologique peu perturbée par les mouvements tectoniques. La profondeur de la couche (500 m) met de futures installations de stockage à l’abri de l’érosion, des changements climatiques et, l’argile n’ayant guère de valeur marchande, des intrusions humaines.
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La couche géologique, la « roche-hôte » qui accueillera les déchets radioactifs, est la barrière ultime qui intervient en dernier lieu, quand les lignes de défenses constituées par le conditionnement de colis, les conteneurs, la barrière ouvragée auront cédé. Son rôle, à des échéances se chiffrant en milliers d’années, sera alors de ralentir encore plus la migration de la dernière phalange de radioéléments qui seront encore radioactifs

La France a choisi pour abriter le futur site de stockage une couche argileuse profonde du Bassin Parisien formée il y a environ 155 millions d’années et appelée Callovo-Oxfordien. L’emplacement prospecté pour le site de stockage se trouve à la limite de la Meuse et de la Haute-Marne, en bordure est du bassin parisien. La région est dépourvue de ressources minières, telles le charbon et le pétrole, pouvant conduire à l’ouverture de mines.

Les qualités des argilites pour le stockage de déchets radioactifs



Du point de vue géologique, le bassin parisien se présente comme une cuvette, remplie d’une succession de couches sédimentaires dont les plus anciennes affleurent sur les bordures et les plus récentes au centre du bassin en Ile de France. En raison de leur plasticité, ces couches ne sont pas ou peu fracturées

Le Callovo-Oxfordien est constitué principalement d’argilite, une roche sédimentaire à grains très fins, formée au fond des océans et des lacs. C'est une roche connue pour sa très faible perméabilité (l'eau y parcourt quelques cm en 10 000 ans) et qui présente une grande capacité de rétention des éléments chimiqures. Ces deux propriétés retardent et limitent le déplacement des atomes radioactifs des déchets..

La couche du callovo-oxfordien
La France a concentré ses recherches sur le milieu argileux et retenu une couche argileuse profonde du Bassin Parisien , le Callovo-Oxfordien, pour accueillir un jour des déchets radioactifs de haute et moyenne activité à vie longue. La coupe géologique des environs du futur site de stockage et du laboratoire, où sont menées les recherches, montre la couche du Callovo-Oxfordien. Située à 500m entre deux couches calcaires du Jurassique, la couche est épaisse d’environ 130 m, homogène et horizontale.
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Dans un site de stockage, l'ennemi principal est l'eau qui vient lécher – on dit lixivier - les matériaux. Les particules d’argilite laissent entre elles des espaces libres, les pores où peut se trouver de l’eau en petite quantité. La porosité (pourcentage de vides) est faible et le rayon des pores inférieur au dixième de micron. De ce fait, les circulations d’eau sont limitées à l’extrême : l’argilite contient dans des pores une eau fossile qui n’a pas circulé depuis la formation de la roche.

Les éléments chimiques dissous, radioactifs ou non, se déplacent principalement sous l’effet de leur propre mouvement (par diffusion) et non entraînés un courant d’eau en raison de la faible perméabilité et faute de différences de pression significatives. La diffusion, mécanisme de transport lent, implique des temps de transfert vers l’environnement de plusieurs centaines de milliers d’années (*) .

La très faible perméabilité des argilites
Argilite observée au microscope électronique. Dans la matrice, on distingue des macroporosités (P), des grains de quartz (Q) et de calcite ( Cal). Les particules d’argilite laissent entre elles de 10 à 18% de minuscules pores, des espaces libres où se peut se nicher de l’eau en petite quantité dont la circulation est limitée à l’extrême. Le quartz minéral résistant étant bon conducteur de chaleur, la roche est solide et a même d’évacuer la chaleur dégagée par les déchets radioactifs. Le milieu chimique est stable, du fait de la présence de 25 % de carbonates qui régulent l’acidité de la roche.
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Des molécules d’eau sont piégées par les cristaux microscopiques en forme de feuillets des minéraux argileux. Ces feuillets, dont la surface est chargée électriquement, retiennent certains éléments comme le césium et strontium présents dans les déchets. L’argilite contient également des carbonates et des quartz, des minéraux qui confèrent à la roche une stabilité chimique, une certaine solidité et une capacité à évacuer de la chaleur.

La stabilité du milieu chimique dans le temps, malgré les perturbations dues à la dégradation des matériaux utilisés pour les ouvrages de stockage, garantit le maintien des propriétés de confinement des argiles. Les qualités mécaniques de la roche limitent les microfissurations et fracturations qui pourraient résulter du creusement des installations souterraines et augmenter la perméabilité de la roche à proximité des galeries.

Ces qualités qui s’ajoutent aux remarquables qualités de rétention, de compacité et de faible perméabilité des formations argileuses profondes du Callovo-Oxfordien font de ces formations un milieu particulièrement propice pour accueillir des déchets de haute activité à vie longue.

Les écoulements dans les couches géologiques situées au dessus et au dessous de la chouche argileuse du Callovo-Oxfordien ont été aussi étudiés. L'eau s'y déplace de quelques mètres au plus par siècle.

SUITE : Acquis sur le stockage