1 Journées Scientifiques - 12-14 novembre 2003 MoMaS EDF Electricité de France Multi Phénomènes Couplage Multi Phénomènes André Menjoz - BRGM Laurent Loth.

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1 1 Journées Scientifiques - 12-14 novembre 2003 MoMaS EDF Electricité de France Multi Phénomènes Couplage Multi Phénomènes André Menjoz - BRGM Laurent Loth - Andra

2 2 Journées Scientifiques - 12-14 novembre 2003 MoMaS EDF Electricité de France Multi Phénomènes Périmètres u Méthodologie et résolution numérique des couplages de phénomènes non linéaires couplés ayant des dynamiques avec différentes échelles de temps très contrastées  Couplage chimie - thermique - hydraulique - mécanique  couplages des échelles micro et macroscopiques  Méthodes numériques  splitting d’opérateurs  adaptation aux différentes constantes de temps  parallélisation

3 3 Journées Scientifiques - 12-14 novembre 2003 MoMaS EDF Electricité de France Multi Phénomènes Besoins (1/6) u Un constat  Phénoménologie complexe  Plusieurs niveaux de représentation  calcul phénoménologique (compréhension)  calcul de performances (évaluation de l ’importance respective des phénomènes, dimensionnement, sûreté, …)  Incertitudes sur les modèles et leurs paramètres La simulation multi phénomènes est indispensable pour rendre compte du comportement dans des échelles de temps hors du champ de l’expérience

4 4 Journées Scientifiques - 12-14 novembre 2003 MoMaS EDF Electricité de France Multi Phénomènes Besoins (2/6) u Modéliser  Décrire l’ensemble des processus thermique, hydraulique, mécanique, chimique et radiologique  capitalisation des connaissances sur les composants  restituer le comportement sur toute la durée de vie  Évaluer l’impact radiologique et toxique  relâchement et transfert des radionucléides et des toxiques chimiques  scénario d’évolution normale (référence)  scénario d’évolution altérée Disposer des outils  modèles  algorithmes

5 5 Journées Scientifiques - 12-14 novembre 2003 MoMaS EDF Electricité de France Multi Phénomènes Besoins (3/6) u Exemple : évolution d’une zone de stockage 010 2 10 3 10 4 10 5 10 6 Années T H M C Tr R ResaturationÉcoulement en milieu saturé Convergence argilitesDégradation ouvragesStabilité mécanique Retour à un milieu réducteur Altération des composantsÉquilibre chimique Refroidissement Équilibre thermique Début relâchementTransport stockageTransport milieu géologique Oxydation Échauffement Désaturation Décharge

6 6 Journées Scientifiques - 12-14 novembre 2003 MoMaS EDF Electricité de France Multi Phénomènes Besoins (4/6) u Exemple : écoulement et transport de soluté  Processus d’altération des Argilites  perturbation alcaline et oxydante  interaction avec les aciers au carbone  perturbation thermique  Processus de dégradation des composants artificiels  béton  perturbation par l’eau, les produits de dégradation des colis, la thermique  argile gonflante  idem argilite  métaux  corrosion  verre, bitûme  dissolution aqueuse  remblais  idem argilite  Processus de relâchement et de transferts des radio éléments et des toxiques chimiques

7 7 Journées Scientifiques - 12-14 novembre 2003 MoMaS EDF Electricité de France Multi Phénomènes Besoins (5/6) u Exemple : évolution d’une alvéole de déchet B T (ans) 0 100-1000 Composition de l'eau déterminée par le milieu 1000-10000 10000-50000 >50000 Condition non saturée Modélisation « simplifiée » (T)HC béton, colis, et argilites, en condition non saturé l dégradation des bétons l corrosion des aciers l perturbation alcaline l relâchement et transfert RN et toxiques Condition saturée Modélisation couplée HC béton, colis, argilites en condition saturé Couplage par conditions aux limites Mécanique Eau modifiée au contact du béton H : écoulements convergents C : interaction avec le béton Relâchement, transport RN en non saturé H : écoulements convergents C : interaction avec béton et acier Relâchement, transport RN en non saturé Eau modifiée au contact du béton H : écoulements convergents C : consommation d’O2 résiduel et équilibre avec minéraux altérés Relâchement, transport RN en non saturé Perturbation alcaline Relâchement, transport RN en saturé H : convection diffusion C : interaction avec le béton Équilibre chimique eau-argilite

8 8 Journées Scientifiques - 12-14 novembre 2003 MoMaS EDF Electricité de France Multi Phénomènes Besoins (6/6) u Simuler  analyser les problèmes  choisir le bon niveau de représentation  mettre en oeuvre les couplages  algorithmes efficaces et robustes  codes ouverts  bibliothèques de solveurs  valider  tests et solution de référence  benchmark  confrontation avec des résultats expérimentaux  évaluation de l’erreur u Identification des domaines associés aux phénomènes

9 9 Journées Scientifiques - 12-14 novembre 2003 MoMaS EDF Electricité de France Multi Phénomènes Actions en cours/prévues (1/3) u Stratégie  Analyse phénoménologique  modèles de référence : modélisation des phénomènes caractéristiques de situations de stockage ou d’entreposage et ses mises en œuvre dans l’environnement de simulation  identification des couplages, des caractéristiques spatiales et temporelles  recensement des outils  Développement d ’une plate-forme de modélisation et simulation permettant l ’intégration de composants et leur couplage  Mise en œuvre progressive et maîtrisée de la complexité des modélisations ALLIANCES : Atelier LogicieL d’Intégration, d’ANalyse et de Conception pour l’Entreposage et le Stockage

10 10 Journées Scientifiques - 12-14 novembre 2003 MoMaS EDF Electricité de France Multi Phénomènes Actions en cours/prévues (2/3) u Capacité d’ALLIANCES 1.2  hydraulique saturée ou non, transitoire  transport  chimie à l’équilibre  échange d’ions  phénomène Redox  précipitation dissolution  complexation de surface  sorption  transport-chimie (saturée isotherme)  modèle de comportement des colis  gestion des études Utilisation d’ALLIANCES pour la préparation et la réalisation des calculs de sûreté 2004

11 11 Journées Scientifiques - 12-14 novembre 2003 MoMaS EDF Electricité de France Multi Phénomènes Actions en cours/prévues (3/3) u ALLIANCES 2, 3, …  transport insaturé  transport réactif  transport en milieu insaturé  chimie u enrichissement de la phénoménologie (colmatage par exemple) u prise en compte de la température  rétroaction sur la porosité  thermique  mécanique  couplage thermo hydro mécanique  couplage du colis et du milieu environnant  thermo aéraulique

12 12 Journées Scientifiques - 12-14 novembre 2003 MoMaS EDF Electricité de France Multi Phénomènes Perspectives u Capitalisation des modélisations et des outils dans ALLIANCES u Enrichissement de la phénoménologie u Étude de la réversibilité du stockage Le couplage T - H - M - C - R