Modélisation couplée (transport-réaction) des interactions fluides-argiles et de leurs effets en retour sur les propriétés physiques de barrières ouvragées en bentonite

par Nicolas Marty

Thèse de doctorat en Géochimie. Minéralogie

Sous la direction de Bertrand Fritz.

Soutenue en 2006

à Strasbourg 1 .


  • Résumé

    L’objectif de cette thèse est de développer la modélisation du comportement d’une barrière ouvragée d’alvéole de combustible usé en argile compactée, dans les conditions envisagées pour le stockage de déchets radioactifs et en présence de fer libéré par la corrosion des conteneurs métalliques. L’originalité de ce travail est d’étudier les effets en retour de la modification chimique et minéralogique des argiles, mises en condition de stockage, sur leurs propriétés physiques et par conséquent sur leurs caractéristiques de transport (porosité, diffusion moléculaire, perméabilité). Cet effet en retour a été simulé en utilisant le code KIRMAT (Kinetic of Reaction and MAss Transfer). Ce modèle, développé sur la base du modèle géochimique KINDIS, couple les équations de transport (convection et diffusion) et de réaction (thermodynamique et cinétique) dans une approche 1D. L’ensemble des simulations présentées a été effectué en conditions saturées en eau, à 100°C et sur une durée d’interaction de 100 000 ans. Les résultats obtenus montrent que la montmorillonite de la barrière ouvragée est partiellement transformée, essentiellement aux interfaces avec la roche hôte du stockage (argilite du Callovo-Oxfordien) et avec les conteneurs de déchets en acier. Au contact du fluide du Callovo-Oxfordien, la smectite se transforme principalement en illite et en saponite. Simultanément, le fer libéré par le surconteneur en acier provoque l’apparition de phases porteuses de FeII (oxydes, carbonates, chlorites, argiles di et trioctaédriques). Ces processus localisés aux parties externes du profil modélisé provoquent la dissolution de la smectite. Le suivi des propriétés physiques de la bentonite MX-80 montre une fermeture drastique de la porosité (colmatage) de part et d’autre de la barrière ouvragée, engendrant une diminution du transport de masse par diffusion moléculaire, notamment à l’interface avec le fer. Les lois de perméabilité retenues dans cette étude montrent une diminution de la conductivité hydraulique en corrélation avec l’évolution de la porosité. La pression de gonflement exercée par la barrière diminue à proximité de la formation du Callovo-Oxfordien. Dans la majorité du profil, la barrière ouvragée garde ses propriétés physiques initiales (porosité, diffusion moléculaire, perméabilité et pression de gonflement). Ces modélisations vont dans le sens d’une préservation des fonctionnalités de la barrière ouvragée argileuse sur le long terme.

  • Titre traduit

    Reactive transport modelling of fluid-clay interactions and feed back effects on physical properties of engineered bentonite barriers


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Informations

  • Détails : 1 vol. (308 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 267-287

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2006;5211
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  • Cote : 14222
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