Aller au contenu principal
  • Paul Scherrer Institut PSI
  • PSI Research, Labs & User Services

Digital User Office

  • Digital User Office
  • DE
  • EN
  • FR
Paul Scherrer Institut (PSI)
Rechercher
Paul Scherrer Institut (PSI)

Hauptnavigation

  • Notre rechercheOuvrir ce point de menu principal
    • Actualités de notre recherche
    • Technologies d’avenir
    • Energie et climat
    • Innovation santé
    • Fondements de la nature
    • Grands instruments de recherche
    • Brochures
    • 5232 — Le magazine de l'Institut Paul Scherrer
    • Research Divisions & Labs (only english)
  • IndustrieOuvrir ce point de menu principal
    • Aperçu
    • Le transfert de technologie
    • Compétences
    • Entreprises spin-off
    • Park Innovaare
  • Protonthérapie Ouvrir ce point de menu principal
    • Aperçu
    • Information aux médecins et aux patients
  • CarrièreOuvrir ce point de menu principal
    • Aperçu
    • Offres d'emploi
    • Travailler au PSI
    • Politique du personnel
    • Equal Opportunities, Diversity & Inclusion
    • Formation initiale et formation continue
    • Formation professionnelle
    • Centre de Formation du PSI
    • Career Center
    • Programme de soutien "PSI Career Return Program"
    • PSI-FELLOW/COFUND
  • Visite au PSIOuvrir ce point de menu principal
    • Aperçu
    • Centre de visiteurs psi forum
    • Schülerlabor iLab
    • Manifestations
    • Comment nous trouver
  • Sur le PSIOuvrir ce point de menu principal
    • Le PSI en bref
    • Stratégie
    • Chartes
    • Chiffres et faits
    • Organisation
    • Pour les médias
    • Fournisseurs
    • Clients – e-facture
  • DE
  • EN
  • FR

Digital User Office (mobile)

  • Digital User Office

Vous êtes ici:

  1. PSI Home
  2. Notre recherche
  3. Actualités recherche
  4. Stockés en toute sécurité pour un million d’années

Navigation secondaire

Notre recherche

  • Actualités recherche Sous-menu élargi
    • Technologies d’avenir
    • Energie et climat
    • Innovation santé
    • Fondements de la nature
    • Plateforme ESI
    • Grands instruments de recherche
    • Projet SLS 2.0
    • Aperçu de sujets
    • Archives
  • 5232 — Le magazine de l'Institut Paul Scherrer
    • Contact/Rédaction
  • Brochures
  • Films
    • Tour virtuel
  • Social Media
    • PSI-Netiquette
  • Pour les médias
    • Communiqués de presse
29 mars 2021

Stockés en toute sécurité pour un million d’années

Energie et climat Recherche avec la lumière synchrotron Sûreté des centrales nucléaires Transition énergétique

La Suisse prévoit de construire, d’ici 2050, un dépôt en couches géologiques profondes pour ses déchets radioactifs. Trois sites entrent en ligne de compte. Des données obtenues au PSI contribuent à identifier le plus adéquat.

Dans son laboratoire, Maria Marques saisit une éprouvette remplie de liquide, au fond de laquelle un solide gris foncé s’est déposé. «C’est de l’argile à Opalinus, explique la chercheuse. De nombreuses analyses ont montré qu’il s’agit de la roche la plus indiquée pour stocker des déchets radioactifs.»

Trüllikon-1, sur le site au nord-est de Zurich, l’un des sites de forage sur lequel la Nagra prélève des carottes.
Trüllikon-1, sur le site au nord-est de Zurich, l’un des sites de forage sur lequel la Nagra prélève des carottes.
(Photo: Nagra)
Lors du forage, la roche est d’abord broyée au fond du trou.
Lors du forage, la roche est d’abord broyée au fond du trou. Puis des forets fraisent la roche au bord du trou, de telle sorte que la carotte reste au milieu.
(Photo: Comet Photoshopping GmbH, Dieter Enz)
Les carottes sont mesurées et échantillonnées sur le site de forage.
Les carottes sont mesurées et échantillonnées sur le site de forage.
(Photo: Maya & Daniele)
Ses carottes de forage permettent à la Nagra d’explorer les profondeurs du sol jusqu’à 1 500 mètres et d’en sonder ainsi les propriétés.
Ses carottes de forage permettent à la Nagra d’explorer les profondeurs du sol jusqu’à 1 500 mètres et d’en sonder ainsi les propriétés.
(Photo: Nagra)
Des inclusions peuvent alors apparaître.
Des inclusions peuvent alors apparaître.
(Photo: Nagra)
Disques de carottage scellés avec de la résine sur les surfaces de leur circonférence, qui sont examinés au PSI.
Disques de carottage scellés avec de la résine sur les surfaces de leur circonférence, qui sont examinés au PSI.
(Photo: Scanderbeg Sauer Photography)
Le groupe de recherche de Luc Van Loon utilise une boîte à gants étanche au gaz pour étudier la vitesse à laquelle les particules radioactives dissoutes dans l’eau peuvent traverser des échantillons de roche.
Le groupe de recherche de Luc Van Loon utilise une boîte à gants étanche au gaz pour étudier la vitesse à laquelle les particules radioactives dissoutes dans l’eau peuvent traverser des échantillons de roche.
(Photo: Scanderbeg Sauer Photography)

Une couche d'argile à Opalinus se trouve à plusieurs centaines de mètres sous terre dans une grande partie de la Suisse. Suivant les endroits, la composition de la roche varie. Voilà pourquoi, les chercheurs examinent donc en détail sa composition ainsi que ses propriétés de rétention et de transport. Cela permettra d’identifier le site le plus adéquat pour un dépôt en couches géologiques profondes.

Nord-Est de Zurich, Jura-Est et Nord des Lägern

Les échantillons de carottes – dont l’équipe emmenée par Maria Marques du laboratoire Sûreté des dépôts de déchets radioactifs étudie en ce moment les propriétés de rétention – proviennent du forage profond Trüllikon-1. Situé à environ 30 kilomètres au nord-est de Zurich, Trüllikon se trouve sur l’un des trois sites que la Confédération a identifiés comme potentiellement appropriés pour un dépôt en couches géologiques profondes (avec le Jura-Est près de Brugg et le Nord des Lägern au nord-ouest de Zurich). Entre août 2019 et avril 2020, la Société coopérative nationale pour le stockage des déchets radioactifs (Nagra) y a prélevé des carottes en forant jusqu’à une profondeur de 1 300 mètres.

La recherche du site approprié est menée conformément au plan sectoriel pour les dépôts en couches géologiques profondes. Actuellement, la Suisse est dans la troisième étape, où des échantillons de carottes de forage sont analysés afin de déterminer lequel des trois sites candidats convient le mieux.

Andreas Pautz, professeur de génie nucléaire et directeur de la division de recherche Energie nucléaire et sûreté au PSI, est optimiste: «En Suisse, avec l’argile à Opalinus, nous disposons d’une roche d’accueil adéquate. En termes de technologie, un dépôt en couches géologiques profondes est donc réalisable et constitue une solution extrêmement sûre.»

«Comme un aimant»

C’est dans les centrales nucléaires, aussi bien qu’en médecine, dans l’industrie et dans la recherche, que sont produits les déchets radioactifs. Ils doivent être stockés en toute sécurité, à l’écart des personnes et de l’environnement, jusqu’à ce que les radionucléides se soient désintégrés en nucléides stables non radioactifs. C’est pour cela que le dépôt et la roche environnante doivent pouvoir retenir les déchets radioactifs en toute sécurité pendant un million d’années.

Les conteneurs en acier, dans lesquels les déchets sont scellés, n’offrent qu’une protection relativement courte, explique Sergey Churakov, responsable du laboratoire Sûreté des dépôts de déchets radioactifs au PSI: «On s’attend à ce qu’ils soient complètement rouillés après environ 10 000 ans», rappelle-t-il. Les radionucléides pourraient alors entrer en contact avec l’eau présente dans la roche environnante et diffuser lentement à travers celle-ci. L’argile à Opalinus agit comme une barrière de confinement naturelle pour l'eau, ralentissant la migration des radionucléides.

L’argile à Opalinus s’est formée il y a 173 millions d’années. Une mer peu profonde recouvrait alors le nord de la Suisse et les pays avoisinants. De fines particules d'argile se sont déposées sur le fond marin et ont formé une couche dure d'environ 100 mètres d'épaisseur. L’argile à Opalinus est constituée de plaquettes de taille microscopique, mille fois plus minces qu’un cheveu humain.

Les radionucléides chargés positivement se fixent facilement à la surface chargée négativement de l’argile et forment des liaisons chimiques. «L’argile à Opalinus les attire comme un aimant», souligne Sergey Churakov. Par ailleurs, cette roche ne laisse pratiquement pas passer l’eau. Quand de l’humidité y pénètre, l’argile gonfle et comble les fissures. Elle est, pour ainsi dire, dotée de propriétés autocicatrisantes.

Fixer les particules radioactives

Après que la Nagra a prélevé des carottes sur les différents sites, des minéralogistes de l’Université de Berne analysent, entre autres, la composition des roches. Ils envoient ensuite des échantillons, dans des emballages sous vide hermétiquement étanches, pour d’autres mesures au PSI.

Maria Marques illustre comment se déroulent un type d’analyses d’échantillons dans son équipe. Dans un tube contenant une suspension de sédiments d'argile à d’Opalinus, elle ajoute un autre liquide incolore et place le tube dans un agitateur avec d’autres échantillons provenant du même forage.

Ce liquide incolore est une solution de nickel radioactif. «Nous voulons savoir dans quelle mesure l’argile fixe les ions radioactifs, poursuit-elle. Plus elle les fixe, mieux elle convient comme roche d’accueil dans un dépôt en couches géologiques profondes.»

Compter les sièges

Les suspensions d’échantillons sont continuellement agitées pendant une période donnée, puis la répartition du nucléide entre le sédiment d'Opalinus et le liquide doit être quantifiée. Pour séparer la phase solide de la phase liquide, Maria Marques fait tourner les échantillons dans une centrifugeuse, à une vitesse telle que tous les solides, y compris les colloïdes, se déposent au fond.

Les chercheurs déterminent ensuite l’activité radioactive des solutions surnageantes sur un appareil spécial. Plus l’échantillon d’argile fixe de radionucléides, moins ces derniers sont décelables dans la solution.

La différence entre valeur initiale et valeur obtenue expérimentalement permet aux chercheurs de calculer la capacité d’adsorption de la roche. «Imaginons que les radionucléides soient le public dans une salle de concert: ce que nous faisons consiste à compter le nombre de sièges qui pourraient accueillir toutes ces personnes», explique Maria Marques. Celles qui sont déjà assises correspondent aux particules radioactives qui se sont fixées à l’argile. Celles qui n’ont pas trouvé de siège, pour poursuivre l’analogie, restent dans le liquide.

Attendre la percée

Un autre groupe de recherche au PSI mesure la rapidité à laquelle les radionucléides présents dans l’eau peuvent progresser à travers la roche. Dans un dépôt en couches géologiques profondes, il faut que cela se fasse aussi lentement que possible. Pour les essais, l’Université de Berne envoie à Villigen, au PSI, des coupes transversales, scellées avec de la résine au niveau des surfaces extérieures.

Luc Van Loon, chef du groupe de recherche Processus de diffusion au PSI, fixe un des disques gris foncé d’argile à Opalinus entre deux plaques, dans un dispositif semblable à un étau. Des tuyaux en partent à droite et à gauche afin de mouiller continuellement le disque avec un fluide: une solution contenant des radionucléides à gauche, et la même solution sans radionucléides à droite, pour s'assurer que le disque est bien saturé des deux côtés.

Tous les quelques jours, les chercheurs prélèvent des échantillons pour déterminer le temps que mettent les radionucléides à se déplacer dans le disque. «Nous appelons cela la percée», explique Luc Van Loon. L’expérience se poursuit ainsi jusqu’à ce que les chercheurs aient recueilli assez d’informations pour en tirer des conclusions. Cela peut prendre jusqu’à trois mois.

Réalité versus modèles informatiques

Les résultats des mesures de Maria Marques, de Luc Van Loon et de leurs collègues fournissent de précieuses informations sur le site suisse susceptible de garantir le stockage le plus sûr de déchets radioactifs. Mais les modèles informatiques – qui simulent ce qui se passe dans le dépôt en couches géologiques profondes – sont tout aussi importants que les données de mesure. Car, en fin de compte, seules ces simulations permettent de prédire précisément si le dépôt répondra aux exigences réglementaires sur une longue période, explique Sergey Churakov. «Nous parlons ici de plus d’un million d’années», rappelle le chercheur. De telles échelles de temps géologiques ne peuvent être reproduites en laboratoire.

Depuis plus de vingt ans, des chercheurs du PSI s'efforcent de simuler l'adsorption et la diffusion de l'eau et des radionucléides dans les argiles à Opalinus. Des données issues de mesures menées à la Source de Lumière Suisse SLS, une grande installation de recherche du PSI, fournissent des informations détaillées supplémentaires pour étayer les modèle. Par exemple, où se déposent exactement les radionucléides sur l'argile, de quels autres atomes sont-ils entourés une fois liés à la surface?

Les chercheurs comparent régulièrement les données issues de leurs expériences en laboratoire ainsi que des essais sur le terrain dans des laboratoires souterrains avec celles issues des simulations. «Les résultats expérimentaux et les simulations doivent concorder, souligne Luc Van Loon. Et jusqu'à présent, tout concorde bien.» L'ingénieur espère que cela restera le cas dans les années à venir, car selon le plan sectoriel "Dépôt en couches géologiques profondes", un ou plusieurs sites définitifs pour le stockage des déchets radioactifs de la Suisse devraient être sélectionnés d'ici fin 2029.

Texte: Institut Paul Scherrer/Brigitte Osterath

Contact

Dr Maria Marques Fernandes
Laboratoire Sûreté des dépôts de déchets radioactifs

Institut Paul Scherrer, Forschungsstrasse 111, 5232 Villigen PSI, Suisse
Téléphone: +41 56 310 23 10, e-mail: maria.marques@psi.ch [allemand, anglais, portugais]

Dr Luc Van Loon
Laboratoire Sûreté des dépôts de déchets radioactifs

Institut Paul Scherrer, Forschungsstrasse 111, 5232 Villigen PSI, Suisse
Téléphone: +41 56 310 22 57, e-mail: luc.vanloon@psi.ch [allemand, anglais, néerlandais]

Prof Sergey Churakov
Laboratoire Sûreté des dépôts de déchets radioactifs
Institut Paul Scherrer, Forschungsstrasse 111, 5232 Villigen PSI, Suisse
Téléphone: +41 56 310 41 13, e-mail: sergey.churakov@psi.ch [allemand, anglais, russe]

Prof Andreas Pautz
Division de recherche Energie nucléaire et sûreté
Institut Paul Scherrer, Forschungsstrasse 111, 5232 Villigen PSI, Suisse
Téléphone: +41 56 310 34 97, e-mail: andreas.pautz@psi.ch [allemand, anglais]

Informations supplémentaires

Les trois sites qui entrent en ligne de compte (site Internet de la Nagra):
https://www.nagra.ch/fr/localisation-des-sites.htm

Actualités sur les forages profonds (site Internet de la Nagra):
https://www.nagra.ch/fr/actualites-sur-les-forages-profonds.htm

Droit à l'utilisation

Le PSI fournit gratuitement des images et/ou du matériel vidéo pour la couverture médiatique du contenu du texte ci-dessus. L'utilisation de ce matériel à d'autres fins n'est pas autorisée. Cela inclut également le transfert des images et du matériel vidéo dans des bases de données ainsi que la vente par des tiers.

Sidebar

01/2023

5232 — Le magazine de l'Institut Paul Scherrer

01/2023
Ouvrir sur Issuu.com
Téléchargement
S‘abonner au magazine

Follow PSI

 Twitter
 LinkedIn
 Youtube
 Facebook
 Instagram

Tous les réseaux sociaux


Centre de visiteurs psi forum

Vivez la recherche en direct


iLab, le labo des élèves

La science, inoubliable – la recherche, une aventure

top

Pied de page

Paul Scherrer Institut

Forschungsstrasse 111
5232 Villigen PSI
Suisse

Téléphone: +41 56 310 21 11
Téléfax: +41 56 310 21 99

Comment nous trouver 
Contact

Centre de visiteurs psi forum
Laboratoire élèves iLab (en allemand)
Centre de protonthérapie
Centre de Formation du PSI
PSI Guest House (en anglais)
PSI Gastronomie (en allemand)
psi forum shop

Service & Support

  • Annuaire
  • User Office
  • Accelerator Status
  • Publications du PSI
  • Fournisseurs
  • E-facture
  • Computing (en anglais)
  • Sicherheit (en allemand)

Carrière

  • Travailler au PSI
  • Offres d'emploi
  • Formation initiale et formation continue
  • Career Center
  • Formation professionnelle (en allemand)
  • Centre de Formation du PSI

Pour les médias

  • Le PSI en bref
  • Chiffres et faits
  • Le coin médias
  • Communiqués de presse
  • Réseaux sociaux

Suivez le PSI: Twitter (in English) LinkedIn Youtube Facebook Instagram Issuu RSS

Footer legal

  • Impressum
  • Conditions d'utilisation
  • Login éditeurs