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Des simulations à différentes échelles

Modélisations globales des transferts


Le code de calcul Melodie est utilisé par l’IRSN depuis 1985 dans le cadre de ses propres recherches, notamment en support à son évaluation de la sûreté d’un éventuel stockage géologique de déchets radioactifs en formation argileuse, mais aussi de collaborations nationales ou internationales. Voici quelques exemples récents de modélisations.

Les calculs permettent de simuler le relâchement et la migration des radionucléides. L’exemple ci-dessous illustre le phénomène dans un milieu géologique constitué d’une alternance de couches semi-perméables et d’aquifères. Le panache de radioactivité évolue progressivement de la zone de relâchement par diffusion [1] et convection [2] vers une zone constituant un exutoire de surface.

Simulation du relâchement et de la migration des radionucléides 

Simulation du relâchement et de la migration des radionucléides

 

Autre exemple, issu du projet européen NF-Pro (6e PCRD) qui portait sur la compréhension et la modélisation des paramètres physico-chimiques dans un stockage géologique. Des calculs de transport de différents radioéléments ont été effectués sur un modèle constitué de différents maillages couplés entre eux [3]. Ceux-ci permettent de simuler le comportement d’un stockage, en tenant compte des caractéristiques des barrières ouvragées (galeries, scellements…), de la cinétique de dégradation des colis et du comportement de la roche. Les résultats présentés simulent en trois dimensions le relâchement et la migration de la radioactivité hors des alvéoles de stockage vers les galeries d’accès et la formation géologique.

Relâchement et migration de la radioactivité hors des alvéoles de stockage 

Relâchement et migration de la radioactivité hors des alvéoles de stockage

 

Des tests de qualification sont menés à l’échelle internationale pour qualifier les codes de calculs proposés. Un tel exercice, mené à l’initiative de l’Andra dans le cadre du Groupement de recherche Momas (Modélisations Mathématiques et Simulations Numériques liées aux problèmes de gestion des déchets nucléaires, 2012- 2015), a permis de confronter les méthodes de discrétisation de Melodie dans le cas de simulations de transfert de solutés dans des milieux très hétérogènes (en alternant des régions de transport à dominante diffusive et convective). 

Simulations de transferts de solutés dans des milieux très hétérogènes 

Simulations de transferts de solutés dans des milieux très hétérogènes

Notes :  

1- Migration naturelle des radionucléides sous forme d’espèces dissoutes (solutés) dans l’eau contenue dans les minuscules pores de la roche (eau porale).
2- Solutés entrainés dans les fluides.
3- La méthode employée utilise le progiciel PVM pour transférer les conditions aux limites entre les différents maillages.