Analyse de sensibilité et problème inverse pour le stockage C TR ACSS Journée MoMaS Nice – 23 octobre 2006 GdRMoMaS Analyse de sensibilité et problème inverse pour le stockage Laurent LOTH – Guillaume PEPIN Andra - Service Calcul Scientifique

Analyse de sensibilité et problème inverse pour le stockage C TR ACSS Journée MoMaS Nice – 23 octobre 2006 GdRMoMaS Sommaire Programme scientifique Sensibilité et d’incertitudes Bilan du dossier 2005 Perspectives Problème inverse Les expérimentations en laboratoire souterrain Exemple Perspectives

Analyse de sensibilité et problème inverse pour le stockage C TR ACSS Journée MoMaS Nice – 23 octobre 2006 GdRMoMaS Programme scientifique (1/2) Thématiques de recherche Compréhension des phénomènes élémentaires Couplages entre phénomènes et aux interfaces entre le stockage et son environnement Changements d’échelles Problématiques physiques : modéliser l’évolution du stockage et de son environnement Évolution thermique Evolution hydraulique et notamment la production et transport de gaz Évolution chimique Évolution mécanique des ouvrages en intégrant les processus de dégradation

Analyse de sensibilité et problème inverse pour le stockage C TR ACSS Journée MoMaS Nice – 23 octobre 2006 GdRMoMaS Programme scientifique (2/2) Problématiques numériques sur la thématique problème inverse et incertitudes Incertitudes sur les paramètres des modèles  Analyse d’incertitude et de sensibilité  Identification de paramètres Incertitudes sur les modèles  Valider la pertinence des modèles et des lois de comportement  Simplification de modèle, modèle stochastique Incertitudes numériques  Évaluation de la fiabilité des résultats de simulation Techniques mathématiques et numériques  Méthode état adjoint  Méthode fiabiliste, surface de réponse  Identification/optimisation  Estimation d’erreur Lien avec les expérimentations en laboratoire souterrain !

Analyse de sensibilité et problème inverse pour le stockage C TR ACSS Journée MoMaS Nice – 23 octobre 2006 GdRMoMaS Principes (en accord avec la RFS III 2.f.) : −Pas de quantification de probabilité de scénarios  pas de calcul de risque −Pas de calcul de distribution de la dose Scénarios de sûreté Sûreté scénarios Modèles physiques Représentation {espace/temps} des composants du stockage et de son environnement Données Traitement : DéterministeDéterministe Modèles alternatifs le cas échéantModèles alternatifs le cas échéant Stochastique (variabilité naturelle, …)Stochastique (variabilité naturelle, …) Épistémique (manque de connaissance, …)Épistémique (manque de connaissance, …) Traitement : Déterministe mono /multi paramétriqueDéterministe mono /multi paramétrique Probabiliste Monte-CarloProbabiliste Monte-Carlo Sensibilité et incertitudes : bilan du dossier 2005 Argile (1/4) Le type d’incertitudes traitées

Analyse de sensibilité et problème inverse pour le stockage C TR ACSS Journée MoMaS Nice – 23 octobre 2006 GdRMoMaS identification des cas de calcul/paramètres définition des distributions de probabilité (pdf) définition des corrélations/ contraintes entre paramètres simplification des modèles (contrainte : temps CPU/cas + validation des modèles simplifiés) méthode d’échantillonnage PRE-PROCESSING PROCESSING ANALYSE DE SENSIBILITE (globale) Choix des indicateurs statistiques  corrélation {indicateur/donnée d’entrée) de rang et de valeurs brutes ANALYSE D’INCERTITUDES Quantiles, moments, distribution Position des calculs de référence POST-PROCESSING Mise en oeuvre des outils Résultats Sensibilité et incertitudes : bilan du dossier 2005 Argile (2/4) Démarche générale de la mise en œuvre probabiliste

Analyse de sensibilité et problème inverse pour le stockage C TR ACSS Journée MoMaS Nice – 23 octobre 2006 GdRMoMaS Définition des distributions de probabilité Calées sur les résultats expérimentaux disponibles Paramètre i / Composant j Ex : paramètres du Callovo-Oxfordien « Incertitude » retenue variabilité géologique des paramètres incertitudes liée aux méthodes de caractérisation expérimentale incertitudes liées aux différentes échelles de caractérisation (pluri-centimétrique pour l’échantillon à pluri-métrique pour un forage) = + Perméabilité verticale COX + Sensibilité et incertitudes : bilan du dossier 2005 Argile (3/4)

Analyse de sensibilité et problème inverse pour le stockage C TR ACSS Journée MoMaS Nice – 23 octobre 2006 GdRMoMaS Caractéristiques du calcul mis en œuvre Paramètres hydro, transport, rétention, solubilité probabilisés Étude limitée aux ouvrages et à la formation hôte : pas d’études sur les encaissants et sur le colis Étude simultanée des voies de transfert par le système {ouvrages + EDZ} et le COX sain Données probabilisées Indicateurs calculés Une quinzaine de paramètres 1000 tirages / RN 7000 calculs en tout Sensibilité et incertitudes : bilan du dossier 2005 Argile (4/4)

Analyse de sensibilité et problème inverse pour le stockage C TR ACSS Journée MoMaS Nice – 23 octobre 2006 GdRMoMaS Sensibilité et incertitudes : besoins/perspectives (1/2) sensibilité globale Extension des études probabilistes aux calculs phénoménologiques (sensibilité globale) Objectifs Hiérarchiser les paramètres et phénomènes importants (retour sur la R&D) Contribuer à améliorer la compréhension du système (utilisation plus systématique des analyses de sensibilité) Caractéristiques : Physique fine (couplée) et géométrie détaillée Augmentation du nombres de paramètres (ex : Couplex Gaz  60 paramètres) et de modèles (alternatifs) Contraintes : Temps calcul nettement plus important (fortes non-linéarités), rédhibitoire Simplifications très difficiles à justifier et à mettre en œuvre Définition de méthodes et outils adaptés : surfaces de réponse (validées) ? méthodes Form/Sorm ? …

Analyse de sensibilité et problème inverse pour le stockage C TR ACSS Journée MoMaS Nice – 23 octobre 2006 GdRMoMaS sensibilité locale Analyse de sensibilité déterministe (sensibilité locale) : différentiation, état adjoint Disposer d’informations locales (sur différents jeux de paramètres), sur plusieurs indicateurs Cf. Thèse E. Marchand en cours sur analyse de sensibilité déterministe  application : exercice de comparaison {déterministe/probabiliste} {hydro/transport} milieu poreux saturé Méthodes de sensibilité déterministes pour des calculs phénoménologiques fins (ex : écoulements multiphasiques), en complément d’études probabilistes Sensibilité et incertitudes : besoins/perspectives (2/2)

Analyse de sensibilité et problème inverse pour le stockage C TR ACSS Journée MoMaS Nice – 23 octobre 2006 GdRMoMaS Problème inverse : les expérimentations (1/2) Quelques chiffres pour l’étude du milieu géologique  27 forages, 15 km forés dont 4,2 km carottés (2,3 km de carottes)  échantillons de roche analysés  350 capteurs dans le laboratoire souterrain  plus de 250 mètres de galerie instrumentée Un programme d’expérimentation ambitieux Objectifs :  Étude des propriétés de confinement de la couche hôte  Étude des perturbations crées par la construction des ouvrages  Transposition des résultats de l’échelle du laboratoire à celle du stockage Les programmes  DIR  propriétés de diffusion et de rétention des radionucléides  KEY  expérimentation des clés d’ancrage  REP  réponse à l’excavation  TER  propriétés de diffusion  PAC  caractérisation de l’eau interstitielle  SUG  caractérisation de l’EDZ  PEP  perméabilité et pression de pore

Analyse de sensibilité et problème inverse pour le stockage C TR ACSS Journée MoMaS Nice – 23 octobre 2006 GdRMoMaS Problème inverse : les expérimentations (2/2) GALERIES EXPÉRIMENTALES LIAISON SUD MESURES DES PARAMÊTRES IN SITU PUITS D’ACCÊS PUITS AUXILIAIRE GALERIE TECHNIQUE MINE BY TEST VERTICAL GALERIE D’EXPÉRIMENTIONS -445 m -490 m LIAISON NORD SOUS-STATION ELECTRIQUE ALBRAQUE Vue générale des galeries

Analyse de sensibilité et problème inverse pour le stockage C TR ACSS Journée MoMaS Nice – 23 octobre 2006 GdRMoMaS Problème inverse : exemple (1/3) Expérimentation DIR : dispositif expérimental Unité de contrôle Equipement de surface Dispositif expérimental

Analyse de sensibilité et problème inverse pour le stockage C TR ACSS Journée MoMaS Nice – 23 octobre 2006 GdRMoMaS Problème inverse : exemple (2/3) Expérimentation DIR : objectifs  Estimer les param è tres de transport  Estimer les diff é rentes zones autour de la chambre d ’ injection  Comparer avec les exp é rimentations sur é chantillon Expérimentation DIR : modélisation 2D axisymétrique Chambre d’injection Zone pariétale Roche saine R Z

Analyse de sensibilité et problème inverse pour le stockage C TR ACSS Journée MoMaS Nice – 23 octobre 2006 GdRMoMaS Problème inverse : exemple (3/3) Expérimentation DIR : résultats

Analyse de sensibilité et problème inverse pour le stockage C TR ACSS Journée MoMaS Nice – 23 octobre 2006 GdRMoMaS Problème inverse : perspectives Se doter des méthodes et des outils permettant d’exploiter les résultats des expérimentations, de conforter les modèles Les étapes Sélection et validation des méthodes numériques pour les différents types de problèmes  Hydraulique et transport  Thermique  Hydromécanique  Thermo Hydro mécanique Mise en œuvre dans un contexte industriel 2007 : Intégration d’un module identification dans Alliances