Ejecuté una prueba simple:cree 3 tablas, una para contener los datos en sí con dos columnas, e ID (int) y los datos (varchar [120]), otra tabla que usa la ID como clave externa y una última que usa los datos como clave foránea:
CREATE TABLE `dados` (
`id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`name` varchar(120) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_unicode_ci NOT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
UNIQUE KEY `name` (`name`) USING BTREE,
KEY `idx` (`id`,`name`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;
CREATE TABLE `refINT` (
`id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`dado` int(10) unsigned NOT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
KEY `id` (`dado`),
CONSTRAINT `id` FOREIGN KEY (`dado`) REFERENCES `dados` (`id`) ON DELETE NO ACTION ON UPDATE NO ACTION
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;
CREATE TABLE `refSTR` (
`id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`dado` varchar(120) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_unicode_ci NOT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
KEY `nome` (`dado`),
CONSTRAINT `nome` FOREIGN KEY (`dado`) REFERENCES `dados` (`name`) ON DELETE NO ACTION
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8 ROW_FORMAT=DYNAMIC;
Insertó 100 registros en cada tabla y comparó el tamaño final de la tabla:
dados: 192.0 KB
refINT: 32.0 KB
refSTR: 32.0 KB
Así que supongo que los datos NO se replican en la clave externa varchar, bueno, al menos en la versión MySQL 5.1.