Réponse apportée par l’Andra, maître d’ouvrage :

La vitesse de propagation de l’eau dans l’argilite
L’estimation de la vitesse de déplacement de l’eau au sein de l’argilite du Callovo-Oxfordien résulte pour l’essentiel de mesures de la perméabilité (ou conductivité hydraulique) de l’argilite sur échantillons et in situ dans le Laboratoire souterrain. Les mesures de perméabilité réalisées ont été réalisé in situ et sur des échantillons représentatifs en vertical de toute l’épaisseur de la couche du Callovo-Oxfordien, et en latéral, de la zone de transposition. Deux méthodes de mesure ont été mises en œuvre sur les échantillons, en régime hydraulique transitoire (pulse test) et en régime hydraulique permanent établi. Ces mesures indiquent des valeurs inférieures à 10-12 m/s, globalement comprises entre quelques 10-14 m/s et quelques 10-13 m/s.

Ces valeurs sont cohérentes avec les valeurs de charges hydrauliques mesurées au-dessus et en dessous de la couche du Callovo-Oxfordien (Dogger et Oxfordien Calcaire), en appliquant la loi de Darcy. Le gradient de charge hydraulique à l’échelle de la couche du Callovo-Oxfordien est inférieur à 0,1 m/m sur la Zone d’implantation de Cigéo, et la porosité totale de l’argilite est d’environ 0,18. Avec ces valeurs, on obtient une vitesse de déplacement de l’eau l’ordre au plus de quelques mètres par million d’années (équivalent à une vitesse de l’ordre de 10-13 m/s).

On notera que dans l’argilite, seule environ la moitié de l’eau totale est mobilisable par un gradient de charge hydraulique, l’autre moitié étant fortement liée aux minéraux argileux ; la vitesse de déplacement réelle de l’eau est donc estimée inférieure à celle indiqué ci-dessus. Par ailleurs, l’eau peut se déplacer par d’autres mécanismes que celui sous gradient de charge hydraulique, par exemple l’osmose (déplacement par gradient de potentiel chimique). Ils ont été évalués dans les conditions physico-chimiques de la couche du Callovo-Oxfordien, et les résultats montrent qu’ils sont nuls à très faibles, et n’entrainent pas de déplacement de l’eau supérieur à celui induit par le gradient de charge hydraulique.

Le gonflement de l’argilite
L’argilite du Callovo-Oxfordien, notamment le facies argileux dans lequel seront implantées les installations fond de Cigéo, possède un potentiel de gonflement, lié à la présence de minéraux argileux gonflants, les smectites. Comme l’indiquent les mesures sur échantillons, le potentiel de gonflement de l’argilite est faible (pression de gonflement inférieure à 1 MPa et déformation relative de gonflement inférieure à 1 %, en ordre de grandeur), du fait de la teneur en smectite faible et, ce potentiel ne s’exprime que sur de l’argilite endommagée, par exemple au voisinage immédiat des ouvrages. Ce potentiel est néanmoins suffisant pour permettre le colmatage des fractures et fissures créées dans l’argilite endommagée. Ceci est favorable à la récupération d’une perméabilité de l’argilite endommagée proche de celle de l’argilite initiale, comme le montrent de nombreuses expériences sur échantillons et in situ dans le Laboratoire souterrain.

La capacité d’adsorption/désorption des ions métalliques de l’argilite
Les radionucléides, quelle que soit leur forme en solution (ion métallique ou autre), ont fait l’objet de mesures de sorption sur l’argilite de manière directe ou indirecte (par analogie), dans les conditions physico-chimiques de la couche du Callovo-Oxfordien et du stockage ; il a notamment été tenu compte des effets compétiteurs entre ions, de la concentration en ions et de la température. De manière générale, de par la présence de minéraux argileux, type illite et smectite, qui présentent une forte capacité d’adsorption soit par échange d’ions soit par adsorption spécifique, l’argilite possède des propriétés de rétention élevées des ions métalliques.
La capacité de rétention est représentée de manière macroscopique par le coefficient de partage, Kd, qui est défini comme le rapport à l’équilibre entre la quantité de l’élément dans la phase solide et la concentration de l’élément dans l’eau : le Kd s’exprime donc en m3 par kg de solide.
Pour des conditions fixées (par exemple celles de l’argilite de la formation du Callovo-Oxrfordien), la valeur de Kd dépend de chaque élément chimique. A titre illustratif, on retiendra les ordres de grandeur suivants pour le Kd de certains radionucléides dans l’argilite à 20°C : de l’ordre de 10-3 m3/kg pour des oxo-anions (par exemple le Sélénium) jusqu’à des valeurs de l’ordre du m3/kg pour la plupart des actinides.