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Faire avancer la sûreté nucléaire

La Recherchev2

 Propositions de thèses 2017

 Assimilation de données pour l’estimation du terme source rejeté dans l’atmosphère lors d'un accident nucléaire et estimation des erreurs pour la modélisation de la dispersion atmosphérique des radionucléides


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Disciplines : mathématiques - Terre, univers, espace

Lieu de thèse : Fontenay-aux-Roses

Date de début : octobre 2017



Compétences recherchées


  • Très bon niveau général requis
  • Goût pour les mathématiques, l'informatique, le calcul scientifique, et la modélisation en géosciences (atmosphère, transport et chimie atmosphérique)



Sujet de thèse


Contexte


L'assimilation de données en sciences géophysiques est la discipline qui permet de combiner de façon mathématiquement optimale des observations du système physique (atmosphère, océan, etc.) et des modèles numériques simulant le système physique. Elle permet notamment, en exercice de prévision, d'initialiser efficacement les modèles météorologiques, océanographiques ou de chimie atmosphérique. Ces techniques sont depuis quelques années appliquées à la dispersion atmosphérique des radionucléides en cas d'accident. Parmi elles, les techniques de modélisation inverse permettent notamment à partir des observations et d'un modèle numérique 3D de dispersion atmosphérique, d'estimer les émissions de radionucléides lors de l'accident.


L’accident nucléaire de Fukushima a renouvelé l’intérêt porté à ces méthodes et de nombreux articles ont été publiés à cette occasion. L'intérêt de ces méthodes est désormais reconnu et elles sont mises en œuvre par les centres de crise, et notamment en France par l'Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN). Les premières inversions étaient fondées sur des techniques d'assimilation de données relativement simples, ainsi que sur des modèles avec une physique simplifiée. Mais il était difficile d'estimer leur fiabilité. Depuis, la démonstration de la faisabilité et de l'intérêt de la modélisation inverse a été faite, il est désormais envisagé de tenir compte de facteurs plus complexes, comme la nature multi-échelle des observations (i.e. type d’observations dans le temps et dans l’espace) et des simulations, et de l'erreur de modélisation. On doit notamment être capable d'assimiler des observations très disparates et d'estimer les erreurs commises dans cette estimation de façon objective et rigoureuse. Cela requiert l'utilisation de méthodes d'assimilation de données mathématiquement avancées et de modèles numériques 3D plus élaborés.


Objectifs


Le but de cette thèse est de :

  1. développer des techniques d'assimilation multi-échelles pour la dispersion atmosphérique accidentelle,
  2. de proposer le calcul objectif des erreurs de l'estimation,
  3. et pour cela de tenir compte des erreurs de modélisation de façon mathématiquement rigoureuse.


Les méthodes développées seront systématiquement mises en œuvre sur le cas de l'accident de Fukushima-Daiichi. Il sera également possible de les tester sur d'autres cas, comme l'accident de Tchernobyl ou le cas synthétique d’un rejet accidentel en France.



Bureau RSN impliqué

Bureau de modélisation des transferts atmosphériques (BMCA)

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