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Des modèles numériques

Melodie : Modéliser la migration des radionucléides


Plusieurs phénomènes sont susceptibles d’entrainer les radionucléides d’un stockage géologique profond vers la biosphère, en traversant les diverses barrières de confinement (du colis à la formation géologique) : 
   la convection, où les radionucléides sont entrainés dans les écoulements souterrains sous forme d’espèces dissoutes (solutés) ; 
   la diffusion où ils migrent naturellement par homogénéisation des concentrations ; 
   la dispersion pour prendre en compte la diversité des trajets et des vitesses au sein du milieu poreux.

L’IRSN développe le logiciel Melodie (Modèle d’évaluation à long terme des déchets irradiants enterrés) depuis 1984. Il permet de simuler ces principaux phénomènes, dans un milieu fracturé et poreux saturés ou non en eau, en 2 et 3 dimensions. Melodie permet de modéliser, d'une part le système hydrogéologique qui gouverne les écoulements souterrains (que ce soit dans des aquifères libres ou captifs) et d'autre part, le transfert des radionucléides. Plus précisément, le modèle tient compte des phénomènes de convection, de dispersion et de diffusion, de la solubilité des radionucléides, de la rétention par les différents composants du stockage (colis, enveloppes, scellements, roche) ainsi que de la décroissance et de la filiation radioactive [1].

Les équations sont discrétisées par une méthode qui combine à la fois la méthode des volumes finis et la méthode des éléments finis (méthode VFEF) [2]. Cela permet de garantir une meilleure qualité des résultats des simulations lorsque la part convective de transport ne peut être négligée par rapport au transport par diffusion.

 

Relâchement et migration des radionucléides 

Légende : Simulation du rejet d'iode 129 dans un site de stockage constitué de couches plus ou moins imperméables.


Notes :

1- Certains radionucléides se transforment, par décroissance radioactive, en d’autres radionucléides.  On parle de filiation radioactive.
2- Cette méthode consiste à utiliser un développement de Galerkin pour les termes temporels et diffusifs, ainsi qu’une méthode de volumes finis via le schéma de Godunov pour le terme convectif.

En images

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Représentation du bassin de Paris avec Mélodie