L'évolution d'un stockage Comment prévoir l'évolution d'un stockage ?

Pour concevoir un stockage de déchets radioactifs il faut être en mesure de prévoir son évolution dans le temps. Dans le cas des stockages souterrains, cela renvoie à des échelles d'espace et de temps non accessibles à l'expérimentation à l'échelle humaine. La simulation numérique est un moyen unique pour représenter cette évolution et les nombreux phénomènes mis en jeu.

 

De l’infiniment petit à l’infiniment grand

L’évolution d’un stockage met en jeu un ensemble de phénomènes physiques et chimiques, nombreux et complexes, dont l’évolution dans l’espace et dans le temps est différente. 

Certains interviennent sur quelques millimètres, d'autres sur plusieurs dizaines de mètres.

Certains interviennent sur quelques années, d'autres peuvent s'étendre sur plusieurs centaines de milliers d'années.

 Se projeter dans le temps

Espacetemps…la gestion des déchets radioactifs est un domaine dans lequel interviennent des échelles bien plus grandes que celles d’activités humaines classiques. L’expérimentation est nécessaire mais pas suffisante pour décrire l’évolution du stockage sur de telles échelles. La simulation numérique est le moyen d’y parvenir.

Son rôle : décrire à l'aide de codes de calcul numériques et de machines informatiques un phénomène et son évolution.

Du réel au virtuel

La simulation numérique est utilisée dans de nombreux domaines : aéronautique, météorologie, mécanique, biologie... Le principe : représenter virtuellement un phénomène ou un objet réel afin d'étudier son fonctionnement et prévoir son évolution dans le temps.

 

Ces simulations se déroulent en deux grandes étapes qui vont toujours de pair :

  • La modélisation

Comme pour la célèbre formule de la relativité E = MC², il s'agit de représenter les phénomènes élémentaires sous forme de modèles mathématiques, souvent appelés lois. Ainsi, par exemple, la diffusion de la chaleur dans un solide est décrite par la loi de Fourier.

  • La simulation 

Les modèles mathématiques sont à leur tour traduits sous formes d'équations mathématiques elles mêmes traduites en langage informatique dans des codes de calcul. L'objet à étudier est découpé en petits sous-domaines, les mailles, dont le nombre dépend notamment de la précision voulue et de la puissance de l'ordinateur utilisé. L'ensemble de ces mailles constitue le maillage et recompose l'objet à étudier, comme la trame d'un tissu. A chaque maille sont attribués des paramètres du modèle mathématique.A l'aide d'algorithmes mathématiques, les codes de calcul résolvent alors les équations mathématiques.

A l'issue du calcul, en chaque maille, on obtient les grandeurs physiques ou chimiques recherchées, par exemple une température ou une vitesse. L'ensemble des résultats de l'objet étudié est visualisé, par image de synthèse, sur l'écran de l'ordinateur grâce à des logiciels graphiques adaptés.