Impact du transport de gaz au sein des roches argileuses dans le contexte du stockage des déchets nucléaires

Abstract

À l'heure actuelle, une part non négligeable de l'énergie utilisée quotidiennement dans le monde est produite par des centrales nucléaires. Ces dernières ont l'avantage de ne produire que très peu de CO2. Elles ont par contre le défaut de produire des déchets radioactifs. Ces déchets sont dangereux pour l'Homme et doivent donc être traités avec précaution. La solution envisagée actuellement dans la plupart des pays pour disposer de ces déchets est le stockage géologique. Cette solution consiste à enfouir les déchets dans une couche peu perméable à grande profondeur. La sécurité d'un tel système est basée sur le fait que les déplacements de l'eau sont limités dans la roche hôte. Ces transferts pourraient cependant être fortement augmentés si la roche venait à fracturer. Un phénomène qui pourrait conduire à cette fracturation est la production d'hydrogène par corrosion en anaérobie des métaux. Il est impossible d'enfouir les déchets sans une certaine quantité de métaux. Il est donc nécessaire d'étudier comment l'hydrogène se déplace au sein de la roche.

Dans cette optique, la première partie de ce travail a pour but de reproduire un essai d'injection de gaz réalisé dans le laboratoire souterrain de Bure. Cet essai est reproduit tout d'abord par des modèles 1D de complexité croissante et ensuite par des modèles 2D. Pour chaque modèle, différents jeux de paramètres sont simulés. Les principaux paramètres dont la variation est étudiée sont la pression d'entrée de gaz dans la zone endommagée qui se crée autour du forage dans lequel les déchets sont placés, la courbe de rétention de cette zone et la perméabilité intrinsèque des différents milieux. La seconde partie de ce travail consiste à réaliser un essai de fracturation dans le but de déterminer si les contraintes liées à la production de gaz pourraient conduire à une fracturation de la roche. Cet essai est réalisé sur deux modèles 1D.

Les résultats obtenus montrent que bien que la correspondance entre les résultats numériques et expérimentaux n'est pas parfaite, les simulations numériques approximent relativement bien les résultats expérimentaux. En termes de fracturation, les contraintes obtenues avec les modèles 1D conduisent à de la fracturation. Ces modèles manquent cependant de finesse, il faut donc interpréter leurs résultats avec prudence.