développement des méthodes et des outils dans la cadre du programme de simulation de l’andra
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Dveloppement des mthodes et des outils C TR ACSS 07-0044 - *Journes Scientifiques MoMaS 14-16 novembre 2007GdRMoMaS
Dveloppement des mthodes et des outils dans la cadre du
programme de simulation de lAndra Laurent LOTH Andra - Service
Calculs Scientifiques
Dveloppement des mthodes et des outils C TR ACSS 07-0044 - *Journes Scientifiques MoMaS 14-16 novembre 2007GdRMoMaS
Le projet HAVLLes programmesLes jalons
Le programme de modlisation et simulation de lAndraLe domaine dapplicationLes acquisLes units de programmes
Mthodes et outilsStratgie de dveloppementModlisation des processusMthodes numriques de rsolutionMthodes danalyse
Conclusion
Sommaire
Dveloppement des mthodes et des outils C TR ACSS 07-0044 - *Journes Scientifiques MoMaS 14-16 novembre 2007GdRMoMaS
Les programmes
Le projet HAVL est structur en 9 programmes thmatiquesProgramme
dexprimentation et dessais de dmonstrations au laboratoireProgramme
de reconnaissance depuis la surfaceProgramme dinformation et de
consultation
Dveloppements mthodes et outils
Programme dtudes dingnierie et essais technologiquesProgramme
dobservation et surveillance de lenvironnement du stockageProgramme
de gestion, surveillance et transport de colisProgramme
dentreposageAvec des activits transversesSret,RversibilitCotSant et
scurit du travailtude dimpact
Programme scientifiqueProgramme de simulations
Le projet HAVL
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Les jalons
Choix dune zone dintrt restreinteProposition des options de base
pour la conception du stockage (sret, rversibilit, modle
dinventaire de dimensionnement)Proposition doptions
dentreposage
Prparation du dbat public prvu par la loiProposition dun(de) site(s)Dossier prsentant les bases scientifiques et techniques
Dossier DAC
2012
2014
2009
Le projet HAVL
Dveloppement des mthodes et des outils C TR ACSS 07-0044 - *Journes Scientifiques MoMaS 14-16 novembre 2007GdRMoMaS
Des domaines dapplication varis
Reprsentation de lvolution phnomnologique du stockage et son
environnementEvaluation de la sret du stockage en exploitation et
post fermetureAide aux choix de conception et au
dimensionnementAide la gestion de la rversibilit, lobservation et
la surveillance du stockage et environnementAide la conception et
linterprtation des expriences
La simulation : outil privilgi pour accder la reprsentation du
stockage et notamment aux grandes chelles de temps et despace
Le programme de simulation
Dveloppement des mthodes et des outils C TR ACSS 07-0044 - *Journes Scientifiques MoMaS 14-16 novembre 2007GdRMoMaS
Les acquis
Un effort de simulation considrable afin de rpondre aux objectifs
du dossier 2005Des sauts de progrs importants quant la
reprsentation du comportement du stockage et lvaluation de
sret
Mise en uvrede calculs dimpact sophistiqus De calcul
phnomnologiques complexesDune mthodologie de calcul rigoureuse
Dveloppement de la plateforme Alliances
Dveloppement de partenariats avec la communaut scientifiqueGdR
MoMaS, Forpro,
Le programme de simulation
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Structuration du programme
8 units de programmesHydrogologie et transport en champ lointain,
lactuel et sur le million dannesCharge thermiqueTransitoire
hydraulique du stockage (gaz inclus)Evolution mcanique du
stockagevolution chimique des ouvrages dominante cimentaire et du
COx en champ proche (alvoles de dchets MA-VL, galeries,
scellements, accs)volution chimique des alvoles de dchets
HARelchement et transfert des radionuclides sans le
stockageStratgie outils et dveloppement de la plateforme AlliancesA
chaque unit correspond un groupe dingnieurs de diffrentes
directions de lAndra (scientifique, projet, laboratoire,
sret)Dfinition, suivi et ralisation du programme de
simulationInterface avec le programme scientifique et
dexprimentation (acquisition de donnes, de modles, )Cohrence avec
la slection, le dveloppement et la qualification des outils
Le programme de simulation
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Stratgie de dveloppement (1/2)
Stratgie de dveloppement base sur :Lexploitation doutils existant
robustes et performantsLe dveloppement de fonctionnalits
complmentairesLinter comparaison des codes (benchmark)
Intgration dans Alliances des outils de modlisation et
simulation des processus au cur des besoins de lAndra pour les
tudes de conception, sret oprationnelle et post fermeture,
rversibilitModlisation des processus et notamment Hydraulique gaz
et transport ractifMthodes danalyseMthodes numriques de rsolution
et notammentCalcul haute performanceCouplage et traitement des
changements dchelles despace et de temps
Mthodes et outils
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Stratgie de dveloppement (2/2)
Une planification cohrente avec les chances2007-2009 :
dveloppement, intgration et validation
Mthodes et outils
MoMaS : acteur privilgi pour dvelopper et valider les mthodes
ncessaires la reprsentation du stockage toutes les chelles de temps
et despace
Alliances 2.1
2.2
Alliances 2.3
Outils pour les calculs prparatoires
2010-12 : ConsolidationPhase de qualification pousse et
exploitation pour les calculs de performances quantifiant le poids
relatif des diffrents processusFinalisation des dveloppements des
outils danalyse
Outils pour les calculs dimpact
2010-12 : ExploitationUne stratgie de dveloppement sur le long
termeLes besoins en simulation iront croissants avec des modles de
plus en plus complexes
Alliances 3.1
3.0
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Modlisation des processus (1/2)
Rendre compte finement des processus physiques et chimiques et de
lvolution du stockage et du milieu gologiquePrise en compte de
linsatur, des phases, dans tous les processusModlisation et
simulation du transitoire hydraulique Evaluation des volutions
spatiales et temporelles de tous les composants du
stockageDveloppement de phnomnologies spcifiquesDplacement
osmotique, exclusion anionique, double porositSurface libre
(couplage coulements souterrain et de surface)Dveloppement des
couplagesRtroaction volution chimique sur proprits des matriaux
(hydraulique/transport/mcanique)Cintique de corrosion, production
de gaz en fonction de lenvironnement hydrauliqueAraulique et thermo
hydraulique bi phasique
Mthodes et outils
Ncessit de disposer doutils de simulation efficaces et robustes
dont on connat les limites de validit et le degr
dapproximation
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Modlisation des processus : exemples (2/2)
Transitoire hydraulique avec gazMulti composant gazThermo osmose
(lie T) et osmose chimique (C)Couplage mcanique, arauliqueTransport
ractifGochimie en milieu insaturCintique en phase aqueuseDiffusion
par espceColmatage, corrosionMcaniqueModle rhologique pour les
matriaux de type bton, argilite, bentonitePrise en compte du degr
la saturation du milieu
Mthodes et outils
Ncessit de disposer de modles
Mthodes mathmatiques pour llaboration de modles
macroscopiques
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Mthodes de rsolution (1/2)
Finesse des reprsentations Algorithmes de maillage capables de
travailler sur des gomtries complexes avec un nombre trs lev de
maillesTopographie, coulements de surface, Capacit faire voluer le
maillageSuivi de front, volution de forme,
raffinement/draffinementSystmes dquations de grande
tailleSolveurCalcul haute performance : paralllisme, dcomposition
de domaineComplexit des processusTraitement de forte non
linaritsRobustesse des approximations numriquesEstimation
derreurCouplagesTraitement des changements dchelles spatiales et
temporellesAlgorithmes de couplage
Mthodes et outils
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Mthodes de rsolution (2/2)
ExemplesTransport ractifSplitting doprateurTraitement de
prcipitation dissolutionCouplage en milieu insatur
coulement et transport en milieu insaturChangement de phaseContraste de paramtresParalllisme, dcomposition de domaine algbrique
coulement et transport en milieu satur en champ
lointainDcomposition de domaines cf. expos de B. VialayMaillage non
conformeMaillage adaptatifMthode particulaire pour les encaissants
cf. expos de G. Ppin
Mthodes et outils
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Mthodes danalyse
Incertitudes sur les processus ou les paramtresLes mthodes
probabilistes donnent des informations globalesPour les processus
complexes les indicateurs classiques sont insuffisants pour
analyser finement des processus fortement non linaires et non
monotonesPour des temps calcul importants, les mthodes
probabilistes montrent leurs limites et ne permettent pas daccder
des mthodes danalyse de variances type Sobol ou Fast
Mthodes et outils
Exploiter les complmentarits des diffrentes mthodes Dvelopper des
mthodes dapproximation de type surface de rponse pour accder des
analyses fines cf. expos de G. Ppin
Problme inverseCaractrisation du milieu gologique et des
matriauxIdentification de zones et structuration du milieuAnalyse
de ladquation et la pertinence des modlesCouplage avec mthode de
sensibilit
Application privilgie : thermique, coulement et transport
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Attentes vis--vis du GdR
Conclusion
Orientation des thses
Passage des outils oprationnels
Dveloppement de mthodes sur des problmes concrets et traitant de la
complexit des processus (couplage, non linarits, )Collaboration
accrue entre les quipes, et les comptences Dmarche systmatique
dvaluation au travers dexercices ou de benchmark
Un travail de recherche qui se positionne en amont des
applicationsQui fait le lien entre la modlisation et les mthodes
numriques
Passe par une phase de validation, valuation et comparaison des
mthodes sur des applications reprsentatives des problmatiques
AndraCollaboration spcifique entre les laboratoires/projets et
lAndraPost doctorat
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