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Modélisation et simulation des sites de stockage de déchets nucléaires

Les activités du Groupement MoMaS (Modélisations Mathématiques et Simulations numériques liées aux problèmes de gestion des déchets nucléaires) s’articulent autour du calcul scientifique et de la modélisation mathématique pour l’étude des sites de stockage de déchets nucléaires dans les formations géologiques profondes.

Le rôle du Groupement MoMaS, créé en 2002, est plus particulièrement de coordonner les recherches dans ce domaine et de fédérer les compétences autour de projets associant des équipes de recherche autour d’un problème présentant des enjeux industriels et sociétaux importants. Ses activités s’inscrivent dans le deuxième axe de la loi Bataille du 31 Décembre 1991, et de la loi du 28 juin 2006, relatives à la gestion durable des matières et déchets radioactifs. MoMaS fait partie du programme interdisciplinaire PACEN du CNRS et a pour partenaires les principaux acteurs industriels du domaine : l’ANDRA, le BRGM, le CEA, EdF et l’IRSN.

La simulation des sites de stockage est très complexe du fait de la disparité des échelles spatiales et temporelles des phénomènes à caractériser, et d’autre part en raison de la complexité et de la variété des processus physiques mis en jeu. Une autre caractéristique importante est la grande hétérogénéité des milieux, dont les propriétés locales sont souvent imparfaitement connues, qui doit être prise en compte dans les simulations.

Ainsi, les travaux du GNR MoMaS sont actuellement organisés autour de trois grandes thématiques :

- Ecoulements Multiphasiques : ce thème porte plus particulièrement sur le développement de méthodes pour la simulation des phénomènes de transport réactif multi-espèces dans les aquifères en présence de phases gazeuses.
- Modèles et Couplages : ce thème traite plus particulièrement de la dérivation et de l’analyse mathématique de modèles aux petites échelles et de leur homogénéisation aux plus grandes échelles pour les phénomènes de diffusion-dispersion, le transport réactif, le traitement de l’endommagement des roches après excavation, le comportement des argiles, ainsi que des procédures d’identification des propriétés macroscopiques des milieux.
- Méthodes Numériques : ce thème aborde différents aspects du calcul scientifique au travers des techniques de décomposition de domaine, des schémas numériques pour les problèmes de convection-dispersion-réaction, notamment pour les milieux anisotropes et fortement hétérogènes, les analyses d’erreur a posteriori pour l’adaptation de maillage, et enfin les modélisations stochastiques pour le traitement des incertitudes.

Pour plus d’information : Site Internet de MoMaS

Partenaires industriels : ANDRA, BRGM, CEA, EdF, IRSN

Exemples de simulations :

Calcul 2D du champ de concentration autour d’un dépôt situé dans un milieu géologique stratifié et anisotrope.
 
Calcul de l’endommagement de la roche autour de l’excavation d’une galerie.
 
Calcul 3D du champ de concentration après 500,000 ans par une méthode d’homogénéisation. (Calculs : O. Gipouloux, Univ. Lyon 1)
 
Calcul 3D du champ de concentration après 500,000 ans par une méthode d’homogénéisation (Calculs : O. Gipouloux, Univ. Lyon 1).

Contacts Chercheurs : Alexandre Ern (Cermics, ENPC) Grégoire Allaire (CMAPX, Polytechnique) Olivier Le Maître (LIMSI, CNRS)