RESUMEN
La gestión segura de los residuos radiactivos de alta actividad (RRAA) exige una aislación duradera de la biosfera a escala geológica. Los repositorios geológicos profundos (RGP) se apoyan en barreras ingenieriles y naturales, con la bentonita como material clave de amortiguación y relleno porque sella fracturas, sorbe radionúclidos y desarrolla presión de hinchamiento durante la hidratación. Durante la operación y la fase temprana posterior al cierre, la resaturación y la corrosión generan gas, por lo que predecir el comportamiento del sistema requiere modelos acoplados hidro-gas-mecánicos que representen doble porosidad, heterogeneidad y trayectorias preferentes. Esta tesis responde a esa necesidad integrando mecánica de trayectorias explícitas en amortiguadores compactados, leyes constitutivas de doble porosidad para mezclas de pellets/polvo, y estadística basada en imágenes vinculada a simulaciones de elementos finitos en CODE_BRIGHT.
En primer lugar, se formula un modelo tridimensional acoplado hidro-gas-mecánico del ensayo de inyección de gas a gran escala (LASGIT) con permeabilidad inicial heterogénea, fracturas embebidas con dilatancia y estados explícitos de cierre del hueco en la interfaz entre el contenedor y el amortiguador, y se somete a análisis de sensibilidad dirigidos. En segundo lugar, la mezcla de laboratorio BENTOGAZ de partes iguales de pellets y polvo MX-80 se modela con el Modelo Expansivo de Barcelona (BExM) para acoplar microestructura y macroestructura; estudios sistemáticos de parámetros se complementan con una configuración de heterogeneidad definida manualmente que asigna propiedades distintas a dominios de pellets y de polvo distribuidos aleatoriamente. En tercer lugar, un flujo de trabajo de imagen a modelo para SEALEX enlaza la microtomografía computarizada de rayos X (micro-CT) con la simulación: los cortes binarizados producen mapas de macroporosidad, los variogramas direccionales cuantifican anisotropía y longitudes de correlación, y las estadísticas ajustadas generan campos de porosidad anisotrópicos que habilitan heterogeneidad automática en la malla de elementos finitos.
En conjunto, estas metodologías constituyen un conjunto de métodos que acoplan fracturas explícitas con dilatancia, comportamiento de doble estructura y heterogeneidad espacial informada por imágenes para la evaluación relevante a condiciones de repositorio de la entrada de gas, la resaturación y el sellado.
Directores de tesis:
- Prof Ivan Puig Damians
- Prof Sebastià Olivella
DOCTORANDO
Babak Sayad es un doctorando en Ingeniería del terreno en el clúster de investigación Geomecánica e hidrogeología research cluster.