Modélisation de la charge en suspension des cours d'eau pour l'évaluation des flux de radionucléides

​Descriptif du sujet

Les radionucléides présents dans les effluents radioactifs émis dans les rivières par

l’industrie nucléaire sont transportés sous des formes dissoutes et des formes particulaires fixées aux particules en suspension et aux sédiments de fond. Au premier ordre, les fractions particulaires dépendent de la taille des particules ; plus elles sont fines, plus leur surface spécifique est importante et plus l’adsorption des radionucléides en est favorisée. La connaissance de la granulométrie des matières en suspension est donc un élément essentiel de la détermination des flux et des transferts des radionucléides dans les cours d’eau. À ce jour, l’information sur la charge en suspension est essentiellement obtenue de manière empirique par des lois de type charge-débit qui ne fournissent pas d’indications sur la granulométrie de la suspension.

Dans ce contexte, le but de cette thèse est de développer une approche pour évaluer la granulométrie de la charge en suspension en fonction des propriétés morphologiques et hydrodynamiques des cours d’eau. En particulier, il sera testé une méthode basée sur le ratio entre la densité énergétique de l’écoulement et l’énergie nécessaire au maintien d’une suspension à une granulométrie et une concentration donnée. Pour cela, des expériences préliminaires sur des matériaux calibrés mis en suspension dans une cuve à agitation contrôlée ont été réalisées en 2015 au cours d’un stage de Master II.

La première phase de la thèse est consacréé à l’optimisation du dispositif et du protocole, en particulier pour mieux contrôler et caractériser les propriétés énergétiques de l’écoulement. Dans une deuxième phase, les concepts théoriques issus des expérimentations seront confrontés à des données in situ telles que les données charge-granulométrie-débit acquises par la station SORA de l’IRSN basée à Arles sur le Rhône aval. In fine, ces différents développements ont vocation à être intégrés au code de calcul CASTEAUR (CAlcul Simplifié des Transferts dans les cours d’EAUx Récepteurs) de l’IRSN dédié à l’évaluation opérationnelle des transferts de radionucléides dans les cours d’eaux.