Laboratoire d'accueil : Laboratoire de modélisation environnementale (LME)

Date de début de thèse : 01/12/2009

Nom du doctorant : Névénick Calec

Contexte et objectif

Ce sujet concerne les transferts des rejets radioactifs atmosphériques à la surface et dans le champ proche des hydrosystèmes continentaux. Dans le cadre des scénarios accidentels, ces transferts résultent essentiellement du dépôt en surface des aérosols atmosphériques contaminés. A ce jour, les vitesses de dépôt ont été étudiées pour des sols de types prairies, forêt ct canopée urbaine et il existe peu d'informations exploitables pour caractériser les dépôts sur les hydrosystèmes, pour lesquels, faute d'informations plus précises, ce sont les vitesses déterminées sur les prairies qui sont prises en compte par défaut. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail est de contribuer à la modélisation de ces transferts à l'interface et dans le champ proche des hydrosystèmes continentaux (rivières, lacs et zones humides).

Déroulement 

Ce sujet s'intègre à une collaboration entre deux laboratoires de DEI (le LME et le LRC), un laboratoire de DPAM (le LlMSI) et les équipes "turbulences" et "interactions océan/atmosphère" de l'lRPHE à Marseille.
De plus, l'ensemble de cette étude pourra s'appuyer sur les compétences du groupe "aérosols" de l'IRSN. Les travaux comprendront un volet expérimental en laboratoire et in situ complété d'un volet de modélisation et de simulations numériques. Les principales étapes seront les suivantes :

• Identifier l'impact des modifications des caractéristiques thermodynamiques (hygrométrie, température, rugosité ... ) de l'écoulement des basses couches atmosphériques à l'interface d'un hydrosystème continental sur la physique des aérosols et les mécanismes classiques de dépôt par diffusion, interception, impaction et sédimentation et classifier les mécanismes prépondérants selon les classes d'aérosols. Pour cette étape, le thésard pratiquera des expérimentations dans une soufflerie expérimentale adaptée à l'étude de cette problématique et utilisera le code dédié SOPHAEROS1 de la DPAM. La soufflerie sera mise en oeuvre dès 2009 sur le campus de Lominy à Marseille dans les locaux de l'équipe "interactions océan/atmosphère" de l'IRPHE.
• A partir de l'étape précédente, il s'agira d'adapter ou de compléter le modèle développé par A. Petroff au cours des travaux de thèse qu'il a mené à l'IRSN entre 2002 et 2005. Basé sur une approche à la fois mécaniste et statistique, ce modèle permet d'envisager plusieurs évolutions telles que la prise en compte 1) des modifications physieo--chimiques des aérosols lors de leur transit au dessus des hydrosyslèmes et 2) des spécificités des conditions de dépôts aux interfaces atmosphèrelhydrosystème et dans le champ proche et sous le vent des hydrosystèmes.
• La troisième étape de ce travail est une étape d'évaluation et de validation du modèle à l'échelle locale (de quelques centaines de mètres au kilomètre). Pour cela, l'étudiant participera à des expérimentations de traçage atmosphériques de rejets contrôlés d'aérosols qu'il interprétera et analysera. Ce travail s'appuiera sur un modèle lagrangien de type gaussien intégrant le modèle de dépôt précédemment développé. Un deuxième niveau de modélisation sera également considéré sur la base du code CFD ARTIC2 du LIMSI.
  Sur la base des résultats obtenus, ce travail permettra à terme de proposer une modélisation opératioMelle qui puisse s'intégrer aux outils de crise.

1 Le code SOPHAEROS, développé à l'IRSN, permnet de calculer les transferts d'aérosols par différents fluides porteurs. Sa modélisation intègre les principaux modèles mécaniques, physiques et chimiques d'intérêt pour une large classe d'aérosols.
2 Le code CFD ARTIC, développé par l'IRSN, s'appuie sur une modélisation anélastique et turbulente (modèles de type RANS) de l'écoulement et permet de prendre en compte des conditions aux limites spécifiques aux simulations numériques atmosphériques (topographie, ...).