Thèse soutenue

Contribution à la simulation numérique de transferts de masse et de chaleur : Application aux ouvrages de stockage des déchets radioactifs

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Auteur / Autrice : Quoc Van Trinh
Direction : Jean-Claude Robinet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie civil
Date : Soutenance en 2006
Etablissement(s) : Rennes, INSA

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Le travail de thèse présenté dans ce mémoire concerne la simulation numérique des transferts de chaleur et de masse d'eau dans les matériaux argileux gonflants compactes et non saturés. Il s'inscrit dans le contexte général de l'étude de la faisabilité d'un stockage de déchets radioactifs de haute activité et à vie longue en formation géologique profonde. L'analyse de l'essai du CEA constitué d'une colonne de bentonite partiellement saturée soumise à un gradient thermique (THM 1G) montre qu'il existe un transfert d'eau de la partie chaude vers la partie froide pour des températures bien inférieures à 100°C. Par ailleurs les simulations numériques d'un tel essai avec les mécanismes dominants (Darcy, Fick et Fourrier) sont impuissantes à traduire ce transfert de masse sous l'effet du seul gradient de température. Un nouveau mécanisme de transfert thermo-osmotique (l'effet Soret) objet de cette thèse est proposé et quantifié dans ce travail. La quantification du transfert thermo-osmotique a été réalisée à partir de l'essai THM1G par analyse inverse. En effet il est nécessaire de déconvoluer les profils hydriques résultant de différents temps d'application du gradient thermique puisqu'ils résultent de deux mécanismes couplés antagonistes : l'un relatif au transfert sous gradient de température et l'autre sous l'effet du gradient hydraulique. La première étape de la validation a proprement parlé a été réalisée par la confrontation des simulations numériques avec les résultats expérimentaux de l'essai sur colonne THM2G soumis à deux gradients opposés, l'un thermique et l'autre hydraulique. Enfin la confrontation des modèles de transfert de masse et de chaleur avec les résultats expérimentaux d'un ouvrage in situ l'essai TBT (Temperature Buffer Test) installé dans le laboratoire souterrain à Aspö en Suède est présentée dans ce travail. La comparaison de l'ensemble de ces modélisations par rapport aux résultats expérimentaux montre que seul le modèle utilisant le transfert de thermo-osmose donne des résultats satisfaisants.