Alors que le Canada se rapproche du transfert de tout son combustible nucléaire usé vers une seule installation et de l’enrobage de chaque conteneur de combustible dans de l’argile bentonite, les chercheurs étudient si cette argile pourrait favoriser la vie microbienne, qui pourrait ronger les conteneurs métalliques.
« J’ai découvert que la vie microbienne nous surprend toujours », déclare Myrna Simpson, l’une des chercheuses et professeure au département des sciences physiques et environnementales de l’Université de Toronto à Scarborough. « Les microbes se développeront dans les endroits les plus étranges. »
L’installation de stockage proposée, appelée dépôt géologique en profondeur (DGR), serait située entre 500 et 800 mètres sous terre dans l’un des deux sites ontariens. Chaque pièce stockant des déchets nucléaires sera emballée et scellée avec de l’argile bentonite, un matériau gonflant qui aide à dissiper la chaleur et réduit le mouvement de l’eau lorsqu’il est bien emballé.
Mais l’argile est extraite d’un gisement naturel du Wyoming et arrivera inévitablement incrustée de minuscules morceaux de matière organique. Les microbes se trouveront également dans l’argile et la roche entourant l’installation, ainsi que dans les eaux souterraines susceptibles de la traverser. Une partie de cette vie microbienne peut produire du sulfure, un composé chimique qui pourrait entraîner la corrosion des contenants métalliques contenant le combustible irradié.
Pour tester si les microbes peuvent se développer, le groupe qui construit la DGR du Canada, la Société de gestion des déchets nucléaires (SGDN), a réuni Simpson et les professeurs Josh Neufeld et Greg Slater de l’Université de Waterloo et de l’Université McMaster, respectivement.
« Mon laboratoire a la capacité d’étudier la chimie de la matière organique, mais qu’est-ce que cela signifie en termes de microbiologie? » dit Simpson. « En combinant nos forces avec les professeurs Neufeld et Slater, nous pouvons rassembler les résultats de manière holistique. »
L’équipe étudiera des échantillons d’eau souterraine et de roche environnante aux deux sites proposés pour le DGR, près d’Ignace dans le nord de l’Ontario et dans la région de South Bruce dans le sud-ouest de l’Ontario. Leurs résultats s’ajouteront à un ensemble de données qui aideront la SGDN à choisir un emplacement, ainsi que d’autres aspects du projet.
« Si nous trouvons des conditions qui favorisent la croissance microbienne, ces informations peuvent être prises en compte dans la conception du DGR afin de minimiser les risques potentiels », déclare Simpson.
Crédit : SGDN Canada
Des chercheurs pour reproduire les conditions en profondeur
Le Canada possède environ 3 millions de grappes de combustible nucléaire irradié, qui contiennent l’uranium solide qui alimente les réacteurs nucléaires. Ils sont stockés dans des conteneurs hors sol dans sept installations à travers le pays, avec 90 000 ajoutés chaque année. Les conteneurs ne durent qu’environ 50 à 100 ans, mais le combustible nucléaire irradié doit être stocké pendant un million d’années avant que son niveau de rayonnement ne revienne à celui du minerai d’uranium naturel. Pour le Canada — et presque tous les pays qui produisent commercialement de l’énergie nucléaire — la solution est un DGR.
Un DGR est un réseau de tunnels qui relient des salles de combustible nucléaire irradié. Le Canada prévoit placer chaque grappe de combustible dans un conteneur métallique spécialisé, qui sera ensuite enfermé dans une boîte d’argile bentonite hautement compactée. Les boîtes seront empilées une de large et deux de haut, puis tous les espaces vides de la pièce seront remplis d’argile et scellés avec un mur de celle-ci.
« Les microbes vont conduire la chimie », dit Simpson. « Si la chimie change, alors vous avez un scénario entièrement différent en termes de stabilité. C’est quelque chose que nous allons tester en collaboration. »
L’équipe de recherche est dirigée par Neufeld, qui étudiera les façons dont l’argile bentonite peut soutenir la vie microbienne. Slater complétera ses recherches par des informations sur les microbes qui pourraient devenir actifs. Pendant ce temps, Simpson étudiera comment la matière organique trouvée dans l’argile et le DGR peut réagir à la vie microbienne.
Bien que leurs recherches ne puissent pas simuler entièrement le fait d’être à 500 mètres sous terre, Simpson affirme que la plupart des conditions du DGR peuvent être reproduites en laboratoire ou étudiées dans des contextes géologiques équivalents. L’équipe peut simuler la façon dont l’argile est compactée, la densité, la température, la teneur en sel de l’eau souterraine et d’autres conditions de l’installation.
« Travailler avec les professeurs Neufeld et Slater apportera des connaissances nouvelles et intégrées sur la façon dont les microbes peuvent se développer et coopérer sous terre, et sur les conditions qui empêchent leurs activités », a déclaré Simpson. « Ce partenariat présente de nombreux avantages et je suis ravi de faire partie de cette équipe. »