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Du gaz, de l’argile et du girl power !

11 septembre '23

Après cinq ans de préparation, l’expérience NEMESIS peut enfin démarrer dans HADES

Combien de particules de gaz dissous se déplacent dans l’argile de Boom, à quelle vitesse et dans quelle direction ? L'expérience NEMESIS est le fruit d’un partenariat public-public (PPP) entre le SCK CEN et l’ONDRAF/NIRAS et bénéfice du soutien technique d’EURIDICE. Un projet particulier ? Oui, car, pour la première fois, l’étude n’est pas effectuée à l’échelle du laboratoire classique, mais à grande échelle dans le laboratoire souterrain HADES. « L’expérience a commencé mardi dernier et s’étalera sur au moins cinq ans. Bon à savoir : les responsables du projet sont toutes des femmes. Dans notre secteur, c’est plutôt rare », affirme fièrement Elke Jacops, cheffe du projet NEMESIS (NEon diffusion in the MEgas In Situ).

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Passer de centimètres à mètres

Depuis 2009, le SCK CEN mesure les coefficients de diffusion des gaz dans l’argile au sein des laboratoires souterrains et un set de données considérable et fiable est depuis disponible. Jusqu’à présent, les mesures n’étaient effectuées que sur des échantillons de quelques centimètres seulement. Dans quelle mesure ces valeurs sont-elles vérifiables à grande échelle, par exemple dans l’argile de Boom dans HADES ? « Afin de répondre à cette question, nous réalisons l’expérience NEMESIS, où nous mesurerons la diffusion du néon sur une distance de plus d'un mètre et dans des directions différentes : à l’horizontale et à la verticale », explique Elke Jacops.

D’où provient le gaz et pourquoi devons-nous le surveiller de près ?

Lorsque nous stockons certains types de déchets dans un site de stockage souterrain, ils commencent à rouiller avec le temps. Avec la rouille, de l'hydrogène gazeux se dégage. Ce gaz se déplace très lentement dans l'argile par diffusion. Mais lorsque la quantité de gaz produite est supérieure à celle qui peut être diffusée, des bulles de gaz se forment et la pression augmente. Lorsque la pression devient trop élevée, elle peut avoir un effet négatif sur la fonction de barrière de l'argile. Pour estimer correctement l'impact de cette production de gaz, il est important de savoir quelle quantité de gaz est créée et quelle quantité de gaz peut se répartir à nouveau par diffusion. La vitesse à laquelle le gaz se diffuse est appelée coefficient de diffusion.

Qu’est-ce que la diffusion ?

La diffusion est le phénomène par lequel des substances se répandent d'un endroit où elles sont fortement concentrées vers un endroit où elles sont moins présentes. Imaginez une pièce dans laquelle flotte une bonne odeur, comme celle de biscuits fraîchement sortis du four. Si vous ouvrez la porte, l'odeur de biscuit finira par se répandre dans toute la maison, même si vous n'avez pas emporté les biscuits avec vous. Il s'agit de la diffusion, par laquelle des particules, comme l'odeur de biscuit, se déplacent et se répandent naturellement jusqu'à ce qu'elles soient uniformément réparties.

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MEGAS et gaz néon

Le gaz néon inerte a été choisi pour cette expérience parce que sa taille est similaire à celle de l'hydrogène - qui est le gaz le plus important dans un site de stockage - et parce que le néon n'est pas présent naturellement dans le sous-sol, ce qui facilite les mesures. L'équipe a préparé l'expérience pendant cinq ans en modifiant l'installation anciennement connue sous le nom de MEGAS (installée au début des années 1990) et en la transformant en l’installation NEMESIS. Le néon y est injecté dans l'argile à partir d'un filtre d'injection, après quoi il se dissout dans l'eau et se diffuse à travers l'argile.

Elke : « Avec trois filtres de mesure placés à des distances différentes, nous pouvons mesurer la quantité de néon transportée par diffusion depuis le filtre d'injection jusqu'à ces filtres de mesure dans l'argile. Nous étudions ainsi la diffusion des gaz à plus grande échelle et dans des conditions plus représentatives d'un site de stockage réel et nous validons les coefficients de diffusion des gaz de l'échelle du laboratoire (cm) à une plus grande échelle (mètre). »

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Les femmes à la tête de NEMESIS

Cette recherche rassemble les forces du SCK CEN, du GIE EURIDICE et de l’ONDRAF. Fait intéressant, cette phase d'exploitation de la recherche est supervisée et suivie par quatre femmes : Elke Jacops, cheffe de projet au SCK CEN ; Séverine Levasseur, conseillère scientifique à l'ONDRAF ; Anneleen Vanleeuw, technicienne de laboratoire au SCK CEN et Li Yu, responsable scientifique des calculs de transport au SCK CEN. Elke souligne : «"Bien sûr, nous avons été et sommes toujours soutenues par de nombreux collègues.»

L'équipe s’attend à obtenir les premiers résultats dans trois ans mais ne compte pas se tourner les pouces. « Nous suivons les variations de pression, de température et du niveau de l’eau en continu. Sur base de la chute de pression que nous mesurerons au cours des trois premiers mois, nous pourrons déjà faire une première estimation du coefficient de diffusion. Après trois mois, nous commencerons également à prélever des échantillons pour contrôler régulièrement la concentration de néon, et ce pendant au moins trois ans », conclut Elke.

Voyez également l'article publié dans Geological Society, London, Special Publications.

lyellcollection.org

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