RESUM
La gestió segura dels residus radioactius d’alta activitat (RRAA) exigeix un aïllament durador de la biosfera a escala geològica. Els repositoris geològics profunds (RGP) es basen en barreres enginyades i naturals, amb la bentonita com a material clau de coixí i rebliment perquè segella fractures, sorbeix radionúclids i desenvolupa pressió d’inflament durant la hidratació. Durant l’operació i la fase inicial posterior al tancament, la resaturació i la corrosió generen gas, de manera que la predicció del comportament del sistema requereix models acoblats hidro-gas-mecànics que representin doble porositat, heterogeneïtat i camins preferents. Aquesta tesi dona resposta a aquesta necessitat integrant mecànica de camins explícits en coixinets compactats, lleis constitutives de doble porositat per a mescles de pèl·lets/pols, i estadística basada en imatge vinculada a simulacions d’elements finits a CODE_BRIGHT.
En primer lloc, es formula un model tridimensional acoblat hidro-gas-mecànic de l’assaig d’injecció de gas a gran escala (LASGIT) amb permeabilitat inicial heterogènia, fractures incrustades amb dilatància i estats explícits de tancament de buit a la interfície entre el contenidor i el coixí, i s’aplica a anàlisis de sensibilitat dirigides. En segon lloc, la mescla de laboratori BENTOGAZ de parts iguals de pèl·lets i pols MX-80 es modela amb el Model Expansiu de Barcelona (BExM) per acoblar microestructura i macroestructura; els estudis sistemàtics de paràmetres es complementen amb una configuració d’heterogeneïtat definida manualment que assigna propietats diferenciades a dominis de pèl·lets i de pols distribuïts aleatòriament. En tercer lloc, un flux de treball d’imatge a model per a SEALEX enllaça la microtomografia computada de raigs X (micro-TC) amb la simulació: els talls binaritzats generen mapes de macroporositat, els variogrames direccionals quantifiquen anisotropia i longituds de correlació, i les estadístiques ajustades generen camps de porositat anisotròpics que permeten heterogeneïtat automàtica a la malla d’elements finits.
En conjunt, aquestes metodologies constitueixen un conjunt de mètodes que acoblen fractures explícites amb dilatància, comportament de doble estructura i heterogeneïtat espacial informada per imatge per a l’avaluació, en condicions de repositori, de l’entrada de gas, la resaturació i la capacitat de segellat.
Directors de tesi:
- Prof Ivan Puig Damians
- Prof Sebastià Olivella
DOCTORAND
Babak Sayad és un doctorand en Enginyeria del terreny al clúster de recerca Geomecània i hidrogeologia al CIMNE.