Caractérisation des hétérogénéités hydriques et texturales des argiles gonflantes par la méthode de Polarisation Provoquée Spectrale (PPS) : Application aux essais in situ de Modern2020 au Laboratoire de Recherche Souterrain à Tournemire

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Laboratoire d'accueil : Laboratoire d'étude et de recherche sur les transferts et les interactions dans les sous-sols (LETIS)

Date de début : octobre 2020

Nom du doctorant : Jad EL ALAM

Ce sujet de thèse s’inscrit dans le cadre général du stockage des déchets nucléaires de haute activité et de moyenne activé à vie longue (HA-MAVL) en couche géologique profonde. Il vise à acquérir des connaissances complémentaires pour produire un modèle capable de prédire les réponses de signaux électriques complexes dans un milieu composé d’une argile gonflante en cours de saturation. L’objectif final est de développer une nouvelle méthode d’auscultation indirecte des ouvrages de scellement argileux gonflant par une imagerie spatio-temporelle électrique de différents paramètres clés (teneur en eau, température, composition chimique du fluide poral) en utilisant la technique de polarisation provoquée spectrale. L’étudiant(e) sera amené(e) à mettre en œuvre un programme de recherche comprenant un volet théorique, un volet expérimental et un volet de validation sur un cas concret.

Le volet théorique consistera à obtenir un modèle macroscopique de la polarisation provoquée spectrale des matériaux considérés à partir des processus de polarisation électrique qui ont lieu à l’échelle nanométrique. En parallèle, l’établissement de méthodes de changement d’échelle permettra de passer de l’échelle nanométrique à l’échelle macroscopique.

Le volet expérimental aura pour but de créer un programme de caractérisation de deux scellements, issus du programme européen Modern2020, installés au laboratoire de recherche souterrain de Tournemire, à partir de maquettes à l’échelle 1/6ème de manière à obtenir (i) les caractéristiques pétrophysiques et texturales (porosité, densité des grains, la CEC/surface spécifique, perméabilité) et (ii) les spectres de polarisation provoquée. Enfin, le troisième volet consistera démontrer et valider la capacité de la méthode de polarisation provoquée spectrale à imager la saturation d’une argile gonflante à l’échelle métrique et dans des conditions aussi proches que possible de celles d’un stockage géologique profond.