Recherche de la CCSN sur les dépôts géologiques

À titre d'organisme responsable de la réglementation du nucléaire au Canada, la Commission canadienne de sûreté nucléaire (CCSN) est responsable des autorisations requises pour les dépôts géologiques destinés à assurer la gestion à long terme des déchets radioactifs.

Contexte

Un dépôt géologique est construit sous le sol, habituellement à une profondeur de plusieurs centaines de mètres ou plus sous la surface, dans une formation rocheuse (roche hôte) stable.

Au Canada, deux initiatives de gestion à long terme des déchets radioactifs susceptibles de mener à la construction de dépôts géologiques sont en cours.

La première est le dépôt dans des formations géologiques profondes d'Ontario Power Generation pour les déchets radioactifs de faible et de moyenne activité produits aux centrales nucléaires de Bruce, de Pickering et de Darlington.

La deuxième est l'initiative de Gestion adaptative progressive de la Société de gestion des déchets nucléaires pour la gestion à long terme du combustible nucléaire usé du Canada.

Modèle du projet de dépôt dans des formations géologiques profondes d'OPG

Modèle du projet de dépôt dans des formations géologiques profondes d'OPG

Recherche de la CCSN sur la réglementation

Depuis 1978, la CCSN participe à des recherches collaboratives indépendantes d’envergure internationale sur des questions de sûreté à long terme du stockage de déchets radioactifs et de combustible nucléaire usé dans de la roche sédimentaire. Les dépôts en formations géologiques se fient sur de multiples barrières (comme la forme physique des déchets, le conteneur, les matériaux de scellement et la roche hôte) pour le confinement et l’isolation à long terme des déchets radioactifs. Par conséquent, le programme de recherche de la CCSN est axé sur le rendement à long terme de ces barrières.

entrepôt de combustible nucléaire

Au Canada, le combustible nucléaire usé est actuellement entreposé dans des installations de stockage provisoire.

Ce programme de recherche se compose de recherches scientifiques indépendantes menées par le personnel de la CCSN en collaboration avec des institutions nationales et internationales comme des universités canadiennes, le service géologique allemand (BGR), l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN) de France et le Centre canadien de la technologie des minéraux et de l’énergie (CANMET). Cette collaboration a permis à la CCSN d’obtenir des données expérimentales inestimables dans le cadre d’essais en laboratoire et sur le terrain servant à l’élaboration et à la validation de modèles mathématiques.

Le programme inclut aussi la surveillance et l’examen critique des progrès scientifiques les plus récents, ainsi que la participation du personnel à des forums internationaux leur permettant d’échanger les connaissances sur les dépôts en formations géologiques.

Le programme de recherche appuie l’élaboration et la mise à jour de documents d’application de la réglementation sur lesquels s’appuient les recommandations formulées par le personnel de la CCSN à la Commission au sujet des dépôts de déchets radioactifs en formations géologiques.

Les recherches de la CCSN ne visent pas à effectuer en double celles réalisées par le promoteur du projet, mais bien à cerner les lacunes en matière d’information et à vérifier les principaux aspects de la sûreté liés aux dépôts en formations géologiques.

Les rapports techniques découlant des activités de recherche de la Société de gestion des déchets nucléaires sont disponibles sur son site Web. Les travaux de recherche produits par d’autres pays et qui portent sur la roche sédimentaire (France) ou la roche cristalline (Finlande, Suède (en anglais seulement) sont également décrits sur leurs sites Web respectifs.

Pièce d’entreposage d’échantillons de forage

Pièce d’entreposage d’échantillons de forage

Résultats des recherches

Parcourez la chronologie de la CCSN : « La science derrière le stockage sûr des déchets nucléaires : des décennies de recherche en réglementation. » Nouveau Version imprimable

Les activités de recherche de 1978 à 1996 ont été réalisées pour déterminer si les roches cristallines du Bouclier canadien conviennent à la création d’un dépôt en formations géologiques.

Les activités de recherche de 1996 à 2008 ont continué à porter sur la roche cristalline, et des projets ont été lancés sur le rendement à long terme des matériaux de scellement.

La portée des activités de recherche de 2009 à aujourd’hui a été élargie pour mieux comprendre le potentiel d’un dépôt dans de la roche sédimentaire, et pour aider le personnel de la CCSN à évaluer tout projet de dépôt en formations géologiques (en roche sédimentaire ou cristalline). Les projets de recherche actuels portent aussi sur les caractéristiques des déchets et les barrières ouvragées (plus particulièrement les matériaux de scellement). Les analogues naturels sont des exemples dans la nature de matières ou de processus se trouvant dans les dépôts en formations géologiques ou provenant de ceux-ci. Les gisements d’uranium à teneur élevée, comme celui à Cigar Lake, constituent des exemples d’analogues naturels. Ils prouvent que les radionucléides peuvent être contenus dans des formations géologiques adéquats pendant des milliards d’années. Le personnel de la CCSN effectue actuellement des recherches sur les analogues naturels.

Les résultats du programme de recherche de la CCSN sur la réglementation ont été publiés publiés dans des rapports, des revues scientifiques à comité de lecture, des comptes rendus de conférences et des documents connexes ainsi que dans des documents d’ateliers.

Les prochains projets de recherche porteront sur les caractéristiques des déchets, les barrières ouvragées (plus particulièrement les matériaux de scellement) et les questions liées à la géosphère.

La CCSN continuera à collaborer avec le BGR, l’IRSN, CANMET et les universités canadiennes afin d’effectuer des recherches expérimentales et théoriques sur le rendement des barrières ouvragées et naturelles.

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Site d’essai de Grimsel pour la recherche et le développement souterrains, au laboratoire de recherche souterrain de Suisse

Site d’essai de Grimsel pour la recherche et le développement souterrains, au laboratoire de recherche souterrain de Suisse

Travaux de recherche produits par d’autres pays

France

En 1991, le gouvernement de la France a conféré à l’Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (ANDRA) la mission d’évaluer la faisabilité d’un dépôt dans des formations géologiques profondes (DFGP) pour le stockage de déchets radioactifs de haute activité à vie longue. L’ANDRA a réalisé des études de faisabilité dans des formations de roche cristalline et de roche sédimentaire, en consacrant une bonne partie de ses efforts à la roche sédimentaire. Depuis 1994, l’ANDRA a caractérisé les formations sédimentaires de Meuse/Haute-Marne en perçant des trous de forage profonds et en créant un laboratoire de recherche souterrain dans ces formations. En plus des expérimentations in situ et en laboratoire, des centaines de kilomètres de lignes de levés sismiques ont aussi été établies.

Ces activités de recherche ont permis à l’ANDRA de recueillir suffisamment d’information pour soumettre le Dossier 2005 Argile, un dossier de sûreté qui fournit des preuves de la faisabilité d’un dépôt pour les déchets radioactifs de haute activité à vie longue dans la roche sédimentaire argileuse au site de Meuse/Haute-Marne. Le Dossier Argile 2005 a été examiné par l’Autorité de sûreté nucléaire et le Comité d’examen national ainsi que par des experts internationaux. L’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire a également procédé à un examen technique du dossier de sûreté. En vue de cet examen, l’IRSN a exercé une étroite surveillance des publications et des rapports de l’ANDRA au fil des années et a réalisé des travaux de recherche géoscientifique indépendants dans son propre laboratoire de recherche souterrain au site de Tournemire.

Suède

En 2011, l’entreprise suédoise de gestion du combustible et des déchets nucléaires (SKB) a présenté une demande au gouvernement suédois en vue de construire un DFGP et une usine d’encapsulage au site de Forsmark à Oskarshamn. Grâce à ce projet, SKB gérerait l’évacuation finale du combustible nucléaire usé de la Suède dans la roche cristalline. Les documents (disponible seulement en anglais) qui accompagnent la demande comprennent un énoncé des incidences environnementales et un dossier de sûreté à long terme. La demande est appuyée par plus de trois décennies de travaux de recherche réalisés par SKB sur des aspects scientifiques, technologiques et sociaux. Tous les renseignements pertinents découlant de ces travaux de recherche sont résumés ou fournis dans les documents de référence qui accompagnent la demande. Les travaux de recherche scientifique et technologique de SKB se poursuivent dans trois laboratoires : le Laboratoire Äspö Hard Rock, le Laboratoire sur la bentonite et le Laboratoire sur les silos (disponibles seulement en anglais).

Finlande

En 2012, Posiva a présenté à l’Autorité de sûreté nucléaire et de radioprotection (STUK) une demande de permis de construction pour un DFGP et une installation d’encapsulage en surface à Olkiluoto, en Finlande, dans le but d’évacuer le combustible nucléaire usé dans la roche cristalline. Le permis de construction a été octroyé en 2015. Un cas de sûreté (disponible seulement en anglais). a été présenté à l’appui de la demande de permis. Un dossier de sûreté se compose d’une série de documents qui fournissent de multiples données probantes sur la sûreté du DFGP pendant son exploitation ainsi que pendant les centaines de milliers d’années, voire les millions d’années qui suivront sa fermeture. Ces données probantes sont le résultat de plus de 40 ans de recherche (disponible seulement en anglais). effectuée par Posiva sur la roche hôte, les scellants de bentonite et les silos de stockage en cuivre.

Participation à des projets internationaux

La participation à des projets internationaux permet au personnel de maintenir son niveau de connaissances et de compétence, en se tenant informé des connaissances scientifiques, des pratiques et de la réglementation de pointe à l’échelle internationale.

Elle accroît la visibilité de la CCSN, car son personnel contribue activement à ces projets, en faisant part de leurs connaissances, en agissant à titre de chef d’équipe et en contribuant à la rédaction de documents sur le projet ou à leur examen (examen par les pairs).

Voici une brève description des projets internationaux auxquels le personnel de la CCSN a participé.

Integration Group for the Safety Case (en anglais seulement)
L’Integration Group for the Safety Case (IGSC) (groupe d’intégration pour le dossier de sûreté) est le principal organisme consultatif technique du Comité de la gestion des déchets radioactifs de l’Agence pour l’énergie nucléaire (AEN) pour le stockage des déchets radioactifs à longue vie et de haute activité dans des formations géologiques profondes. L’objectif de l’IGSC est de surveiller les avancées scientifiques liées à l’élaboration d’un dossier de sûreté. L’IGSC organise des séances plénières annuelles et des ateliers spécialisés annuels sur des sujets particuliers (p. ex. production et migration de gaz, surveillance du rendement d’un dépôt). Le personnel de la CCSN contribue activement aux travaux de cet organisme en faisant des présentations et en animant des discussions sur des sujets particuliers.

Agence Internationale de l'énergie Atomique

SITEX – Réseau durable d’expertise technique indépendante pour l’évacuation des déchets radioactifs (en anglais seulement)
Le SITEX est un projet qui est mis en œuvre dans le cadre du 7e programme-cadre de la Communauté européenne de l’énergie atomique (Euratom). L’objectif du SITEX est d’établir un réseau durable d’organisations de soutien technique et d’organismes de réglementation dans le but d’harmoniser les approches européennes et internationales d’examen des dossiers de sûreté. Des employés de la CCSN siègent à des groupes de travail visant à élaborer des documents d’orientation, à réaliser de la recherche sur la réglementation et à planifier l’examen des dossiers de sûreté.

DECOVALEX (en anglais seulement)
DECOVALEX, un projet international lancé au début des années 1990, compare les résultats de la modélisation du rendement des joints et de la roche hôte à l’aide de données expérimentales obtenues par des laboratoires de recherche souterrains et d’autres installations expérimentales. La CCSN participe activement à DECOVALEX depuis le début de ce projet.

GEOSAF – Projet international de démonstration de la sûreté du stockage en formations géologiques profondes (en anglais seulement)
Le projet GEOSAF a été lancé en 2008 par l’AIEA dans le but d’harmoniser les approches utilisées pour préparer un dossier de sûreté axé sur les attentes des organismes de réglementation relatives à son élaboration. GEOSAF fournit un forum permettant d’échanger des idées et de l’expérience au sujet de l’élaboration et de l’examen du dossier de sûreté. Dans le cadre du projet GEOSAF, la CCSN contribue à l’élaboration et au parachèvement des documents d’orientation de l’AIEA sur la sûreté des déchets radioactifs.

Réseau d’Underground Research Facilities (URF) pour le stockage en formations géologiques profondes (en anglais seulement)
Ce programme de l’AIEA donne un aperçu et une mise à jour générale des programmes expérimentaux dans tous les URF qui font partie du réseau, dans le cadre de réunions annuelles du réseau. La CCSN contribue aux directives réglementaires et a accès à des renseignements et à de la formation spécialisés.

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Groupe de travail de l’HIDRA

Groupe de travail de l’HIDRA

HIDRA – Projet international sur l’intrusion humaine dans le contexte de la gestion des déchets radioactifs (en anglais seulement)
La CCSN participe et contribue au projet pour fournir des recommandations afin de clarifier les exigences et les directives de l’AIEA visant l’évaluation des futures actions et intrusions humaines.

Recherche sur la réglementation et conclusions

1. Activités de recherche de 1978 à 1996

En 1978, les gouvernements du Canada et de l’Ontario ont fait l’annonce du Programme de gestion des déchets de combustible nucléaire. En vertu de ce programme, Énergie atomique du Canada limitée (EACL) était appelée à élaborer le concept de stockage en formations géologiques profondes du combustible nucléaire usé à des centaines de mètres de profondeur dans une formation rocheuse.

EACL a concentré ses efforts sur la roche cristalline (roche formée de minéraux cristallisés comme le granite) du Bouclier canadien, la roche hôte constituant la principale barrière pour empêcher le déplacement des radionucléides du combustible usé déposé. La Commission de contrôle de l’énergie atomique (CCEA), l’organisme canadien de réglementation nucléaire de l’époque, a commencé à mener ses propres recherches afin de pouvoir confirmer la faisabilité du concept de stockage. La recherche réglementaire était axée sur la roche hôte et son comportement à long terme Footnote 1 Footnote 2 Footnote 3 Footnote 4 Footnote 5 Footnote 6 Footnote 7 Footnote 8 Footnote 9 Footnote 10 Footnote 11 Footnote 12 Footnote 13 Footnote 14 Footnote 15 Footnote 16 Footnote 17 Footnote 18 Footnote 19 Footnote 20 Footnote 21 Footnote 22 Footnote 23. Les principales conclusions tirées de cette recherche sont les suivantes.

  • Des gisements d’uranium qui se sont formés il y a des milliards d’années sont toujours stables, comme le gisement à teneur élevée de Cigar Lake dans le nord de la Saskatchewan. Leur stabilité à long terme est en partie attribuable aux conditions géochimiques des eaux souterraines qui aident à empêcher l’oxydation et la mobilisation de l’uranium. Ces conditions sont appelées conditions réductrices. D’autres gisements de minerai d’uranium sont restés stables même dans des conditions relativement oxydantes (plutôt que réductrices) des eaux souterraines, où l’étendue de la remobilisation de l’uranium était limitée (comme cela a été observé dans les gisements moins profonds d’Alligator River en Australie) par la sorption de l’uranium dans les oxydes de fer secondaires dans cet aquifère Footnote 1.
  • Les eaux souterraines à des profondeurs excédant quelques centaines de mètres dans les roches cristallines du Bouclier canadien sont à la fois très anciennes Footnote 2 (au moins 10 000 ans) et salines Footnote 3.
  • Alors que la construction d’un dépôt serait du même ordre que plusieurs mines, la masse de combustible usé qui serait placé dans un dépôt est très faible comparée à la masse du matériel utilisé pour l’excavation du dépôt et la mise en place des barrières artificielles. Un dépôt de combustible usé aurait un impact géochimique similaire sur la géosphère à un gisement de minerai d’uraniumFootnote 5.
  • La radiotoxicité du combustible nucléaire usé serait comparable à un gisement d’uranium de faible teneur (0,1 %) après quelques dizaines de milliers d’années Footnote 6 Footnote 7.
  • Les eaux souterraines constituent le principal agent de transport des radionucléides. La modélisation mathématique Footnote 8 Footnote 9a confirmé qu’en choisissant un site approprié et en adoptant une bonne conception technique, le débit d’écoulement des eaux souterraines à proximité du dépôt serait très lent.
  • Puisque la principale barrière dans le concept d’EACL était la roche hôte, un modèle mathématique a été mis au point pour évaluer l’évolution à long terme de la roche hôte Footnote 11 Footnote 12 Footnote 13 Footnote 14 Footnote 15 Footnote 16 Footnote 17 Footnote 18 Footnote 19 Footnote 20 Footnote 21 Footnote 22. Le modèle tient compte de l’interaction complexe entre la chaleur générée par le combustible usé, la réponse mécanique de la roche et le mouvement des eaux souterraines.
    • Le modèle a été vérifié de façon exhaustive à l’aide de solutions analytiques et validé grâce à des expériences Footnote 11 Footnote 12 Footnote 13 Footnote 15 Footnote 17 Footnote 18 Footnote 19 Footnote 20 Footnote 39 Footnote 48.
    • Il a été utilisé pour évaluer la résistance de la roche hôte aux séismes Footnote 22, à la glaciation Footnote 21 et aux effets de la chaleur générée par le combustible uséFootnote 14 Footnote 16. La roche hôte est une barrière très efficace pour empêcher la migration des radionucléides lorsqu’elle est relativement non fracturée. Le combustible nucléaire usé devrait être déposé dans ce type de roche à une distance minimale d’une zone de fracture importante. Cette distance minimale dépend des caractéristiques précises de la roche. Il a été souligné, qu’en pratique, il serait difficile de vérifier cette exigence et qu’il faudrait donc compter davantage sur les barrières artificielles pour fournir des dispositifs de sûreté supplémentaires et redondants.

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Comment la recherche réglementaire a-t-elle été utilisée

En se fondant sur la recherche réglementaire indépendante, l’évaluation et la collaboration internationale, la CCEA a conclu que, malgré des lacunes dans la façon dont il a été démontré, le concept d’EACL est réalisable et que le Canada devrait aller au delà de l’étape d’évaluation du concept et commencer à choisir un site. La CCEA a soumis son rapport Footnote 23 à la Commission Seaborn, la commission fédérale d’évaluation environnementale constituée pour examiner le concept d’EACL.

2. Activités de recherche de 1996 à 2008

Au cours de cette période, la CCEA et son successeur, la Commission canadienne de sûreté nucléaire (CCSN) [constituée en 2000], a poursuivi la recherche réglementaire sur le stockage en formations géologiques afin de se tenir au courant des nouvelles avancées technologiques et scientifiques. Les activités de recherche ont été réalisées en collaboration avec des organismes nationaux et internationaux et se composaient de ce qui suit :

  • La recherche sur la géochimie des eaux souterraines du Bouclier canadien s’est poursuivie. Les eaux souterraines sont divisées en zones distinctes : la salinité augmente avec la profondeur et la composition des eaux souterraines évolue d’une eau relativement douce dans la croûte peu profonde (au-dessus de 300 m environ) pour devenir de plus en plus saumâtre avec la profondeur. La salinité accrue en profondeur indique que les eaux souterraines sont très anciennes et qu’elles ne se sont pas mélangées avec l’eau douce de la surface. Cela laisse penser que le débit d’écoulement des eaux souterraines en profondeur est très lent. Ces saumures se sont probablement infiltrées dans le Bouclier canadien il y a 300 à 400 millions d’années. Des isotopes de lithium ont été utilisés pour distinguer les origines des saumures anciennes dérivées d’une variété de sources marines Footnote 24. Les données géochimiques et isotopiques ont ensuite été utilisées pour étudier l’origine ancienne des saumures du Bouclier canadien à partir de roches sédimentaires du Paléozoïque Footnote 25.
  • La CCEA (CCSN) a participé au projet DECOVALEX Footnote 43. DECOVALEX est un consortium collaboratif international. Le projet a rassemblé des équipes de recherche de plusieurs pays pour interpréter des données expérimentales de laboratoires de recherche souterrains en mettant au point et en validant des modèles mathématiques.
  • La recherche sur le comportement à long terme de la roche cristalline (similaire à la roche du Bouclier canadien) s’est poursuivie. L’endommagement potentiel de la roche (étendue et caractéristiques) a été étudié à l’aide de données expérimentales issues d’expériences à petite échelle Footnote 34 Footnote 50, mais aussi de laboratoires de recherche souterrains comme celui de la mine Kamaishi au Japon Footnote 35, de Whiteshell au Canada Footnote 28 Footnote 40 Footnote 41 et de Grimsel Footnote 47 Footnote 49 en Suisse. De façon générale, il a été démontré que les dommages dus à l’excavation et la chaleur générée par le combustible usé sont confinés à de petites zones autour des zones excavées. Toutefois, la perméabilité dans cette zone de dommages peut créer des voies de passage plus rapides pour la migration des radionucléides. L’évaluation de la conception et de la sûreté des dépôts géologiques doit prendre en considération les zones de dommages.
  • La recherche sur le rendement à long terme des scellants de bentonite a commencé. La bentonite est une argile qui est ajoutée autour du contenant comme barrière supplémentaire.
    • Un modèle pour déterminer l’interaction complexe entre la chaleur générée par le combustible usé, le débit d’eau et de vapeur dans les scellants ainsi que la déformation et la pression dans les scellants dues au potentiel de gonflement de la bentonite a été mis au point à l’aide de données expérimentales issues de tests de laboratoire à petite échelle Footnote 26 Footnote 36 Footnote 37 Footnote 44 Footnote 46.
    • Le modèle a été utilisé pour prédire le comportement des scellants et leur interaction avec le granite environnant dans le cadre d’expériences réalisées avec des générateurs de chaleur dans les laboratoires de recherche souterrains de Kamaishi Footnote 31 Footnote 32 Footnote 33 Footnote 38 Footnote 45 et de Grimsel Footnote 29 Footnote 30.
    • Le modèle a été utilisé pour évaluer les répercussions sur les dispositifs de sûreté d’un dépôt hypothétique de combustible usé dans le Bouclier canadien Footnote 27 Footnote 42. Il a été constaté que le gonflement induit une pression supplémentaire sur le contenant. Il faut par conséquent tenir compte de cette surcharge dans la conception. Deuxièmement, la chaleur générée par le combustible usé serait transférée du scellant à la roche. La température élevée peut augmenter l’étendue de la zone de roche endommagée par l’excavation. La zone de dommages pouvant constituer une voie de passage privilégiée pour le transport des radionucléides, il faudra en tenir compte dans l’évaluation de la conception et de la sûreté du dépôt.

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3. Activités de recherche de 2009 à aujourd’hui

Au cours de cette période, la CCSN :

  • a publié le guide d’orientation G-320 Footnote 49 qui présente le concept d’un dossier de sûreté afin de démontrer la sûreté à long terme de la gestion des déchets radioactifs
  • a réalisé des travaux de recherche sur la roche sédimentaire

Le guide d’orientation G-320 Footnote 51recommande que la sûreté des installations de gestion des déchets soit démontrée à l’aide d’un dossier de sûreté, une série d’arguments documentés qui fournit une assurance raisonnable que la santé humaine et l’environnement seraient protégés. L’analyse systématique et quantitative de l’incidence future de l’installation sur la santé humaine et l’environnement est un élément central du dossier de sûreté. Cette analyse est appelée « évaluation de la sûreté » et elle doit être appuyée par d’autres arguments comme les analogues naturels (exemples dans la nature de matières ou de processus similaires à ceux présents à proximité d’un dépôt géologique ou provenant de celui-ci), la robustesse (résistance à des perturbations futures comme des séismes, etc.) et autres multiples types de raisonnements et d’éléments de preuve.

La recherche sur les roches sédimentaires réalisée au cours de cette période peut être résumée comme suit :

  • Des travaux de recherche expérimentale Footnote 57 Footnote 60 et théorique Footnote 52sur le comportement mécanique des roches sédimentaires ont été menés. Le comportement mécanique est lié au temps et influencé par les couches qui se sont formées dans ce type de roche au cours de l’accumulation des sédiments.
  • À l’aide des résultats d’essais in situ réalisés au laboratoire de recherche souterrain de Mont Terri, l’étendue et les caractéristiques de la zone de dommages dus à l’excavation autour de galeries ont été prédites et comparées aux mesures sur le terrain. L’étendue de la zone de dommages dus à l’excavation est limitée, mais elle peut constituer des voies de passage plus rapides pour la migration de l’eau et du gaz Footnote 53 Footnote 54. Il faut donc tenir compte de la zone de dommages dus à l’excavation dans l’évaluation de la conception et de la sûreté d’un dépôt en formations géologiques profondesFootnote 65.
  • Le gaz généré dans un dépôt en formations géologiques profondes peut éventuellement migrer et transporter des radionucléides à la surface. Des modèles mathématiques de la migration du gaz dans les roches sédimentaires ont été mis au point à l’aide de données expérimentales provenant de laboratoires de surface et de laboratoires de recherche souterrains Footnote 53 Footnote 55 Footnote 61 Footnote 63 Footnote 64. Les modèles, qui ont été validés à l’aide de données expérimentales, indiquent que si la pression du gaz est plus faible que l’état de tension existant près d’un dépôt en formations géologiques, la migration du gaz serait confinée dans la roche hôte à proximité du dépôt, ce qui serait le cas pour le projet de stockage dans des couches géologiques profondes proposé par OPG Footnote 61.
  • Les roches sédimentaires du bassin de Michigan ont été soumises à neuf cycles glaciaires au cours des derniers millions d’années. L’épaisseur maximale de la calotte glaciaire pourrait atteindre 3 à 5 km, ce qui entraînerait une tension énorme sur la surface (30 à 50 MPa, soit l’équivalent de la pression à une profondeur d’eau de 3 à 5 km). La modélisation mathématique des effets des glaciations antérieures et futures Footnote 56 Footnote 58 Footnote 59 Footnote 62 Footnote 66 Footnote 67 validée avec des données de terrain indique que :
    • malgré neuf cycles de glaciation, les eaux souterraines à une profondeur de plus 500 m au site de Bruce sont demeurées stagnantes
    • la chimie de ces eaux souterraines fournit des preuves irréfutables que les eaux souterraines à cette profondeur ont plusieurs millions d’années et ne se sont pas mélangées avec des eaux souterraines moins profondes ou de l’eau de surface
    • les dommages à la roche dus à la poussée des glaces sont limités à quelques centaines de mètres sous la surface
    • si un autre cycle de glaciation se produit sur le site d’un dépôt en formations géologiques profondes, la modélisation montre que les radionucléides seraient retenus à proximité de la roche hôte
    • les radionucléides atteindraient les eaux souterraines moins profondes uniquement dans le cas improbable de graves défaillances des puits d’accès
  • Des analogues naturels (p. ex. d’anciens gisements de minerai d’uranium qui se sont formés il y a des milliards d’années et qui sont depuis demeurés stables) pour le stockage de déchets nucléaires fournissent des données sur des échelles de temps géologique et des échelles spatiales. Des analogues naturels pour les déchets nucléaires ont été étudiés Footnote 68 et sont jugés nécessaires pour compléter des expériences réalisées sur des mois ou des années et pour valider des modèles numériques d’évaluation de la sûreté.

Effet de la glaciation sur les roches sédimentaires : La glaciation impose une charge énorme sur la formation rocheuse et génère des pressions très élevées dans la roche (zones rouges sur l’image a) équivalentes à une colonne d’eau de 3 km. Toutefois, la roche à des profondeurs de plus de 500 m est pratiquement imperméable et limiterait le mouvement des radionucléides à de très petites zones (zones rouges sur l’image b).

Graphique indiquant la répartition de la pression

a) Répartition de la pression

Graphique indiquant le mouvement du traceur

b) Mouvement du traceur

Le programme expérimental SEALEX au laboratoire souterrain de Tournemire en France : La CCSN et l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN) de la France collaborent dans le cadre d’études expérimentales et théoriques sur le rendement à long terme des scellants de bentonite.

Photo d’une installation des tests de dépôt de forage horizontal

a) installation des tests de dépôt de forage horizontal

Photo de blocs de scellant de bentonite précompactés dans un trou

b) Blocs de scellant de bentonite précompactés dans un trou

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Liste des références

Les références se rapportent aux recherches effectuées par la CCSN. Il existe d’autres recherches terminées et en cours à l’échelle nationale et internationale. Le texte entier des documents en référence n’est pas toujours affiché en ligne. Veuillez communiquer avec la CCSN pour obtenir leur version intégrale.

Footnote 1

BOTTOMLEY, D.J. The Geochemical Immobilization of Uranium in a Spent Fuel Repository in the Canadian Shield: Evidence from Natural Analogue Investigations (PDF, en anglais seulement), Rapport de la Commission de contrôle de l’énergie atomique, 1996, INFO-0641.

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Footnote 2

BOTTOMLEY, D.J. An Overview of Potential Isotopic Techniques for Dating Groundwaters in Crystalline Rocks (PDF, en anglais seulement), Rapport de la Commission de contrôle de l’énergie atomique, 1996, INFO-0630.

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Footnote 3

BOTTOMLEY, D.J. A Review of Theories on the Origins of Saline Waters and Brines in the Canadian Precambrian Shield (PDF, en anglais seulement), Rapport de la Commission de contrôle de l’énergie atomique, 1996, INFO-0631.

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Footnote 4

BOTTOMLEY, D.J. The Paleohydrogeology of Plutons on the Canadian Precambrian Shield: Evidence from the Isotopic Composition of Fracture Calcites (en anglais seulement), Les méthodes paléohydrogéologiques et leurs applications = Paleohydrogeological methods and their applications, Compte rendu d’une réunion de travail de l’Agence pour l’énergie nucléaire, Agence de l’OCDE pour l’énergie nucléaire, Paris, 1992.

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Footnote 5

FLAVELLE, P. Perspectives of the Scale of the Canadian Nuclear Fuel Waste Disposal Concept (PDF, en anglais seulement), Rapport de la Commission de contrôle de l’énergie atomique, 1996-a, INFO-0635.

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Footnote 6

FLAVELLE, P. Reference Used Fuel for the Canadian Nuclear Fuel Waste Disposal Concept (PDF, en anglais seulement), Rapport de la Commission de contrôle de l’énergie atomique, 1996-b, INFO-0633.

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Footnote 7

FLAVELLE, P. Source Term for the Bounding Assessment of the Canadian Nuclear Fuel Wastes Disposal Concept (PDF, en anglais seulement), Rapport de la Commission de contrôle de l’énergie atomique, 1996-c, INFO-0634.

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Footnote 8

FLAVELLE, P. Regulatory Perspectives of Concept Assessment (PDF, en anglais seulement), Rapport de la Commission de contrôle de l’énergie atomique, 1987, INFO-0256.

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Footnote 9

LEI, S., et D. METCALFE. Impacts of Disturbed Rock Zones and Backfill Material on GroundwaterFlow and Radionuclide Transport Through a Generic HLW Repository (PDF, en anglais seulement), Commission de contrôle de l’énergie atomique à l’échelle régionale, Ottawa, 1996, INFO-0636.

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Footnote 10

METCALFE, D. Regional-Scale Groundwater Flow Modelling of Generic High Level Waste Disposal Sites (PDF, en anglais seulement), Commission de contrôle de l’énergie atomique, Ottawa, 1996, INFO‑0632.

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Footnote 11

NGUYEN, T.S., et A.P.S. SELVADURAI. Coupled thermal–hydraulic–mechanical processes in a cylindrical cavity in rock (conférencier invité, en anglais seulement), Proceedings of the 6th International Symposium on Numerical Models in Geomechanics (NUMOG VI), G.N. Pande et S. Pietruszczak (réviseurs), Montréal (Canada), A. A. Balkema, Pays-Bas, 1997, p. 315-324.

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Footnote 12

SELVADURAI, A.P.S., et T.S. NGUYEN. Mechanics and Fluid Transport in a Degradable Discontinuity (en anglais seulement), Proceedings of the Workshop on Computational Methods in Engineering Geology, R. Pusch et R. Adey (réviseurs), Lund (Suède), 1996, p. 160-169.

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Footnote 13

NGUYEN, T.S., A.P.S. SELVADURAI et P. FLAVELLE. Modelling of Thermal-Hydrological-Mechanical Processes in a Discrete Joint (en anglais seulement), Engineering Mechanics, Y.K. Lin et T.C. Su (réviseurs), compte rendu de la 11e conférence, Fort Lauderdale (FL), ASCE Publications, 1996, vol. 1, p. 60-63.

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Footnote 14

SELVADURAI, A.P.S., et T.S. NGUYEN. Scoping Analyses of the Coupled Thermal-Hydrological-Mechanical Behaviour of the Rock Mass Around a Nuclear Fuel Waste Repository (en anglais seulement), Engineering Geology, 1996, vol. 47, p. 379-400.

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Footnote 15

NGUYEN, T.S., et A.P.S. SELVADURAI. Modelling of Thermal Consolidation of Sparsely Fractured Rock in the Context of Nuclear Waste Management (en anglais seulement), Mechanics of Poroelastic Media, A.P.S. Selvadurai (réviseur), compte rendu de la Specialty Conference on Recent Developments in Poroelasticity, Kluwer Academic Publishers, Pays-Bas, 1996, p. 159-180.

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Footnote 16

NGUYEN, T.S., et A.P.S. SELVADURAI. Coupled Thermal-Mechanical-Hydrological Behaviour of Sparsely Fractured Rock: Implications for Nuclear Fuel Waste Disposal (en anglais seulement), International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences and Geomechanics Abstracts, 1995, vol. 32, p. 465-479.

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Footnote 17

SELVADURAI, A.P.S., et T.S. NGUYEN. Computational Modelling of Isothermal Consolidation of Fractured Porous Media (en anglais seulement), Computers and Geotechnics, 1995, vol. 17, p. 39-73.

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Footnote 18

NGUYEN, T.S., et A.P.S. SELVADURAI. Thermo-Poroelastic Response of a Fractured Geological Medium (en anglais seulement), IACMAG ’94, compte rendu de la 8th International Conference of the International Association of Computer Methods and Advances in Geomechanics, H. J. Siriwardane et M. M. Zaman (réviseurs), Morgantown (Virginie-Occidentale), A. A. Balkema, Pays-Bas, 1994, vol. II, p. 1615-1620.

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Footnote 19

SELVADURAI, A.P.S., et T.S. NGUYEN. Coupled Thermal-Hydrological-Mechanical Processes in Geological Media (en anglais seulement), compte rendu de la International Conference on Computational Methods in Structural and Geotechnical Engineering, P.K.K. Lee (réviseur), Hong Kong, 1994, p. 1528-1533.

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Footnote 20

SELVADURAI, A.P.S., et T.S. NGUYEN. Finite Element Modelling of Consolidation of Fractured Porous Media (en anglais seulement), compte rendu de la 46th annual Canadian Geotechnical Conference = 46e Conférence canadienne de géotechnique, Société canadienne de géotechnique, Saskatoon (SK), 1993, p. 361-370.

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Footnote 21

NGUYEN, T.S., V. POLISCUK et A.P.S. SELVADURAI. Effects of Glaciation on a Nuclear Fuel Waste Repository (en anglais seulement), compte rendu de la 46th annual Canadian Geotechnical Conference = 46e Conférence canadienne de géotechnique, Société canadienne de géotechnique, Saskatoon (SK), 1993, p. 79-88.

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Footnote 22

NGUYEN, T.S., et V. POLISCUK. Seismic Effects on a Nuclear Fuel Waste Repository (en anglais seulement), compte rendu de la 45th annual Canadian Geotechnical Conference = 45e Conférence canadienne de géotechnique, Société canadienne de géotechnique, 1992.

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Footnote 23

COMMISSION DE CONTRÔLE DE L’ÉNERGIE ATOMIQUE (CCEA). Sommaire de la réponse du personnel de la CCEA à l’étude d’impact environnemental concernant le concept canadien de stockage permanent des déchets de combustible nucléaire, Commission de contrôle de l’énergie atomique, Ottawa, 1995, Rapport INFO-0585-2.

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Footnote 24

BOTTOMLEY, D.J., L.H. CHAN, A. KATZ, A. STARINSKY et I.D. CLARK. Lithium Isotope Geochemistry and Origin of Canadian Shield Brines (en anglais seulement), Groundwater, 2003, vol. 41, no 6, p. 847-856.

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Footnote 25

BOTTOMLEY, D.J., l.D. CLARK, N. BATTYE et T. KOTZER. Geochemical and isotopic evidence for a genetic link between Canadian Shield brines, dolomitization in the Western Canada Sedimentary Basin, and Devonian calcium-chloridic seawater (en anglais seulement), Revue canadienne des sciences de la Terre, 2005, vol. 42, p. 2059­2071.

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Footnote 26

CHIJIMATSU, M., T.S. NGUYEN et coll. Model development and calibration for the coupled thermal, hydraulic and mechanical phenomena of the bentonite (en anglais seulement), Environmental Geology, 2009, vol. 57, no 6.

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Footnote 27

NGUYEN, T.S., et coll.  A case study on the influence of THM coupling on the near field safety of a spent fuel repository in sparsely fractured granite  (en anglais seulement), Environmental Geology, 2009, vol. 57, no 6.

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Footnote 28

RUTQVIST, J., T.S. NGUYEN et coll. Modeling of damage, permeability changes and pressure responses during excavation of the TSX tunnel in granitic rock at URL, Canada (en anglais seulement), Environmental Geology, 2009, vol. 57, no 6.

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Footnote 29

NGUYEN, T.S., A.P.S. SELVADURAI et G. ARMAND. Modelling the FEBEX THM experiment using a state surface approach (en anglais seulement), International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2005, vol. 42, p. 639-651.

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Footnote 30

ALONSO, E.E., T.S. NGUYEN et coll.  The Febex benchmark test: case definition and comparison of modelling approaches (en anglais seulement), International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2005, vol. 42, p. 611-638.

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Footnote 31

CHIJIMATSU, M., T.S. NGUYEN et coll. Numerical study of the THM effects on the near-field safety of a hypothetical nuclear waste repository – BMT1 of the DECOVALEX III project. Part 1: Conceptualization and characterization of the problems and summary of results (en anglais seulement), International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2005, vol. 42, p. 720-730.

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Footnote 32

MILLARD, A., T.S. NGUYEN et coll.  Numerical study of the THM effects on the near-field safety of a hypothetical nuclear waste repository – BMT1 of the DECOVALEX III project. Part 2: Effects of THM coupling in continuous and homogeneous rocks (en anglais seulement), International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2005, vol. 42, p. 731-744.

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Footnote 33

RUTQVIST, J., T.S. NGUYEN et coll.  A numerical study of the THM effects on the near-field safety of a hypothetical nuclear waste repository – BMT1 of the DECOVALEX III project. Part 3: Effects of THM coupling in sparsely fractured rocks (en anglais seulement), International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2005, vol. 42, p. 745-755.

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Footnote 34

SELVADURAI, A.P.S., M.J. BOULON et T.S. NGUYEN. The permeability of an intact granite (PDF, en anglais seulement), Pure and Applied Geophysics, 2005, vol. 162, p. 373-407.

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Footnote 35

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Footnote 36

BORGESSON, L., T.S. NGUYEN et coll. Thermo-hydro-mechanical characterization of a bentonite-based buffer material by laboratory tests and numerical analyses  (en anglais seulement), International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2001, vol. 38, no 1, p. 95-104.

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Footnote 37

RUTQVIST, J., T.S. NGUYEN et coll. Thermohydromechanics of partially saturated geological media: governing equations and formulation of four finite element models  (en anglais seulement), International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2001, vol. 38 no 1, p. 105-128.

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Footnote 38

RUTQVIST, J., T.S. NGUYEN et coll. Coupled thermo-hydro-mechanical analysis of a heater test in fractured rock and bentonite at Kamaishi Mine – comparison of field results to predictions of four finite element codes (en anglais seulement), International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2001, vol. 38, no 1, p. 129-142.

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Footnote 39

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Footnote 40

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Footnote 41

NGUYEN, T.S. Excavation damage and pore pressure evolutions around a test tunnel in granite (en anglais seulement), Conférence canadienne de géotechnique, Ottawa, 2007.

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Footnote 42

NGUYEN, T.S., L. BORGESSON, M. CHIJIMATSU, T. FUJITA, J. HERNELIND, P. JUSSILA, J. RUTQVIST et L. JING. Influence of coupled THM phenomena on the safety of a spent fuel repository: a near field study (en anglais seulement), Proceedings of the GEOPROC conference, Hohai University (Nanjing), 2006.

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Footnote 43

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Footnote 44

NGUYEN, T.S., A.P.S. SELVADURAI et G. ARMAND.  Thermo-hydro-mechanical behaviour of unsaturated bentonite  (en anglais seulement), Proceedings of the 9th International Symposium on Numerical Models in Geomechanics (NUMOG IX), G. N. Pande et S. Pietruszczak (réviseurs), Ottawa (Canada), 2004, p. 319-326.

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Footnote 45

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Footnote 46

NGUYEN, T.S., A.P.S. SELVADURAI et G. ARMAND. Thermo-poro-elastic modelling of buffer materials considered for nuclear fuel waste disposal endeavours (en anglais seulement), compte rendu de la 55e Conférence canadienne de géotechnique, R. M. Kenyon (réviseur), Winnipeg, Manitoba, 2003, p. 602-610.

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Footnote 47

SELVADURAI, A.P.S., T.S. NGUYEN et G. ARMAND. Computational predictions of the rock mass response in an in-situ heater test for nuclear waste disposal (en anglais seulement), compte rendu de la 55e Conférence canadienne de géotechnique, R. M. Kenyon (réviseur), Winnipeg, Manitoba, 2003, p. 611-618.

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Footnote 48

SELVADURAI, A.P.S., T.S. NGUYEN et G. ARMAND. Thermo-poro-elastic response of an embedded inclusion (conférencier invité, en anglais seulement), Proceedings of the 6th Asia Pacific Conference in Computational Mechanics, S. Valliappan et N. Khalili (réviseurs), Sydney (Australie), Elsevier, Pays-Bas, 2001, p. 837­852.

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Footnote 49

SELVADURAI, A.P.S., T.S. NGUYEN et G. ARMAND. Computational and analytical estimates for Thermo-Hydro-Mechanical (THM) behaviour of a fluid saturated porous medium (en anglais seulement), Proceedings of the 6th International Workshop on Key Issues in Waste Isolation Research, ENPC, Paris, 2001, p. 543-591.

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Footnote 50

SELVADURAI, A.P.S., M.J. BOULON et T.S. NGUYEN. Permeability of an intact granite  (PDF, en anglais seulement), Proceedings of the 6th International Workshop on Key Issues in Waste Isolation Research, ENPC, Paris, 2001, p. 103-152.

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Footnote 51

COMMISSION CANADIENNE DE SÛRETÉ NUCLÉAIRE (CCSN). Guide d’application de la réglementation G-320, Évaluation de la sûreté à long terme de la gestion des déchets radioactifs, 2006.

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Footnote 52

NGUYEN, T.S., et A.D. LE. Development of a constitutive model for a bedded argillaceous rock from triaxial and true triaxial tests (en anglais seulement), Revue canadienne de géotechnique, 2014, d.o.i. 10.1139/cgj-2013-0323.

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Footnote 53

NGUYEN, T.S., et A.D. LE. Simultaneous gas and water flow in a bedded argillaceous rock (en anglais seulement), Revue canadienne de géotechnique, 2014, d.o.i 10.1139/cgj-2013-0457.

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Footnote 54

LE, A.D, et T.S. NGUYEN.  Hydromechanical response of a bedded argillaceous rock formation to excavation and water injection  (en anglais seulement), Revue canadienne de géotechnique, 2014, d.o.i 10.1139/cgj-2013-0324.

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Footnote 55

FALL, M., O. NASIR et T.S. NGUYEN.  A coupled hydro-mechanical model for simulation of gas migration in host sedimentary rocks for nuclear waste repositories (en anglais seulement), Engineering Geology, 2014, vol. 176, p. 24-44.

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Footnote 56

FALL, M., O. NASIR, T.S. NGUYEN et E. EVGIN. Modeling of the thermo-hydro-mechanical-chemical response of Ontario sedimentary rocks to future glaciations (en anglais seulement), Revue canadienne de géotechnique, 2014, d.o.i. 10.1139/cgj-2013-0016.

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Footnote 57

ABDI, H., D. LABRIE, T.S. NGUYEN, J.D. BARNICHON, G. SU, E. EVGIN, R. SIMON et M. FALL. Laboratory investigation on the mechanical behaviour of Tournemire argillite  (en anglais seulement), Revue canadienne de géotechnique, 2014, d.o.i. 10.1139/cgj-2013-0122.

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Footnote 58

NASIR, O., M. FALL, T.S. NGUYEN et E. EVGIN. Modeling of the thermo-hydro-mechanical-chemical response of sedimentary rocks of Ontario to past glaciations  (en anglais seulement), International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2013, vol. 64, p. 160-174.

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Footnote 59

NASIR, O., M. FALL, T.S. NGUYEN et E. EVGIN. Modeling of hydro-mechanical response of sedimentary rocks of southern Ontario to past glaciation (en anglais seulement), Engineering Geology, 2011, vol. 123, no 4, p. 288­301.

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Footnote 60

ABDI, H., D. LABRIE, T.S. NGUYEN, J.D. BARNICHON, G. SU, E. EVGIN, R. SIMON et M. FALL. Laboratory investigation and preliminary modelling of the mechanical behaviour of transversely isotropic Tournemire shale (CD-ROM, en anglais seulement), compte rendu de la Conférence canadienne de géotechnique – GeoManitoba 2012, Winnipeg (Manitoba), 2012.

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Footnote 61

FALL, M., O. NASIR et T.S. NGUYEN. Coupled hydro-mechanical modelling of gas migration in Ontario’s sedimentary rocks, potential host rocks for nuclear waste repositories  (CD-ROM, en anglais seulement), compte rendu de la Conférence canadienne de géotechnique – GeoManitoba 2012, Winnipeg (Manitoba), 2012.

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Footnote 62

NASIR, O., M. FALL, T.S. NGUYEN et E. EVGIN. Effects of past glaciations on the hydrogeology of Michigan basin (en anglais seulement), Proceedings of second International Conference on computational geomechanics, ComGeo II [du 27 au 29 avril 2011], Croatie, 2011.

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Footnote 63

NGUYEN, T.S., S. GRANT, M. FALL et E. EVGIN. Simulation of a gas injection test in a layered argillaceous rock (en anglais seulement), Proceedings of second International Conference on computational geomechanics, ComGeo II [du 27 au 29 avril 2011], Croatie, 2011.

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Footnote 64

NGUYEN, T.S., M. FALL et O. NASIR.  Simultaneous flow of gas and water in a damage-susceptible argillaceous rock  (conférencier invité, en anglais seulement), American Geophysical Union (AGU) Fall meeting [du 5 au 9 décembre 2011], San Francisco, code de catalogue NS11A-1449, 2011.

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Footnote 65

ABDI, H., T.S. NGUYEN, E. EVGIN, M. FALL et S. GRANT. Coupled hydro-mechanical analysis of excavation damaged zone around an underground opening in sedimentary rock (en anglais seulement), COMSOL Conference 2010, Boston, 2010.

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Footnote 66

NGUYEN, T.S., O. NASIR, M. FALL et E. EVGIN. Effects of past glaciations on sedimentary rocks in Ontario (en anglais seulement), conférence internationale Clays in Natural & Engineered barriers for radioactive waste confinement, Nantes (France), 2009.

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Footnote 67

NASIR, O., M. FALL, T.S. NGUYEN et E. EVGIN. Hydro-mechanical response of sedimentary rocks of southern Ontario to past glaciations (CD-ROM, en anglais seulement), COMSOL Conference 2009, Boston, 2009.

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Footnote 68

FAYEK, M., et J.L. BROWN.  Analogues naturels et anthropiques pour les dépôts de déchets nucléaires de haute activité : Examen , Commission canadienne de sûreté nucléaire, 2015, 59 pages, RSP­310.

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