Comportement en température des argiles de barrières ouvragées : réexamen de la phénoménologie et amélioration des modèles existants

Non-isothermal behaviour of argillaceous engineered barriers : phenomenology re-examination and existing models improvement

• Auteur / Autrice : Nathalie Barnel
• Direction : Pierre Toulhoat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Mécanique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Evry-Val d'Essonne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thermodynamique

Matériaux poreux

Argile

Déchets radioactifs -- Élimination dans le sol

Résumé

Certains concepts de stockage envisagent d'intercaler une barrière ouvragée argileuse entre la roche et le colis de déchets radioactifs. Les niveaux de température, que pourrait subir l'argile, mettent en péril son aptitude à remplir les fonctions assignées à la barrière ouvragée. Afin d'apprécier les enjeux de conception, on simule le comportement thermo-hydro-mécanique d'une barrière ouvragée pour différentes sollicitations thermiques. L'étude est menée en partie sous forme de benchmark (codes ASTER et CAST3M). Elle révèle qu'une amélioration du modèle thermo-mécanique est nécessaire. Pour ce faire, on retient le formalisme énergétique et on propose un réexamen des phénomènes affectant les argiles en température. La contraction thermique de la double couche, propre aux argiles gonflantes, se révèle une interprétation intéressante des expériences. Aussi, on propose d'intégrer les phénomènes électrochimiques dans une formulation énergétique pour milieux poreux partiellement saturés.

In some common concepts of a radioactive waste repository, waste is surrounded by an engineered barrier consisting of a swelling clay. Performance of this engineered barrier may be affected by temperature distribution in the clay. To discuss this issue, thermo-hydro-mechanical simulations of the argillaceous barrier submitted to different heating sources are performed. Part of this study is a comparison between the codes ASTER and CAST3M. According to our results, it is necessary to improve the mechanical model. We choose the thermodynamic approach and we propose to re-examine thermal clay behaviour from a phenomenological point of view. Thermal contraction of the double layer in swelling clays is a possible interpretation of the experimental results. Thus we decide to introduce electrochemical phenomena in a thermodynamic formulation dedicated to partially saturated porous media.