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23/11/2010 Journée des utilisateurs Salomé 1 Plate-forme Alliances de modélisation et simulation des stockages et entreposages des déchets nucléaires Atelier LogicieL d’Intégration, d’ANalyse et de Conception pour l’Entreposage et le Stockage Estelle Deville DEN/SM2S/SFME/LSET – [email protected]

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Simulation Platform for Nuclear Waste Repository

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Plate-forme Alliances de modélisation et simulation des stockages et entreposages des déchets nucléaires

Atelier Logicie L d’ Intégration, d’ ANalyse et de Conception pour l’Entreposage et le Stockage

Estelle Deville DEN/SM2S/SFME/LSET – [email protected]

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Plan de l’exposé

� Le pourquoi

� Le principe

� Le comment

� Alliances et Salomé

� Conclusion

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Le pourquoi

� Elaborer une plate-forme permettant de simuler tous les phénomènes impliqués dans le stockage des déchets radioactifs

� Multi-échelle� du colis au milieu géologique� de quelques années à 1 Ma

� Multi-physique� Multi-physique : phénomène Thermo Hydro Mécanique Chimique

Radioactif (THMCR) � couplages forts� Milieux hétérogènes et naturels � anisotropies, maillages déformés

� Étude de sensibilité aux paramètres

Thermique, puissance colis

Hydraulique Désaturation/Resaturation

Chimie, interaction BO

Relâchement des RN

Mécanique, dégradation

Migration long terme

Thermique, Hydraulique, Chimie

LE STOCKAGELE STOCKAGE

LE MILIEU GEOLOGIQUELE MILIEU GEOLOGIQUE

LA BIOSPHERELA BIOSPHERE

DOSE

ΦΦΦΦcolis

ΦΦΦΦalvéole

ΦΦΦΦstockage

CΦΦΦΦMG

ΦΦΦΦ: débit molaire (mol/an)C : concentration (mol/m3)

LE COLISLE COLIS

L ’ALVEOLEL ’ALVEOLE

Champ proche

Champ lointain

102 y 103 y 104 y 105 y 106 y

Alvéole

Modules

Puits, galeries

Milieu géologique

Colis

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Le principe

� Co-développement avec ANDRA et EDF (depuis 2003)� Réutilisation de modules Salome pour se concentrer

sur la physique et le numérique � Extension progressive de la modélisation physique� Intégration et couplage de codes existants� Importante phase de qualification

� Atouts� Uniformisation de l’interface utilisateurs et des formats

maillages et champs (MED mémoire) pour différents codes� Comparaison de codes pour une même application (ex. :

Porflow/Castem)� Même jeux de données – même maillage (MED)� Même format de sortie (champ MED, tables)� Possibilités de comparaison et de calcul de normes sur

les sorties� Chaînage (Hydraulique/Transport, Colis/BO…) :

� format MED (fichier ou mémoire) pour les échanges entre codes

� Modèle de données commun pour différents problèmes physiques

� Couplages de codes

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Le comment

Mesh and Field

Data Model

Open sources

tools

Python (high-level

language and

easy wrapping of

dynamic libraries)

QT (GUI toolbox),

VTK (3D viewer)

Pre and post processing components

Geometry Meshing Visualization

DATA

Model

Coupling of Numerical ComponentTransport / Chemistry

Waste / Environment sensitivity

Numerical ComponentWaste Statistics

Hydraulic Transport Two-phase flow

Chemistry

Codes :

-PORFLOW-CAST3M-TRACES

Textual and GraphicalInterface

MED

Codes :

-PORFLOW-CAST3M-MT3D-TRACES-MT3DMS

Codes :

- ASTER-TOUGH2-MPCube

Codes :-PHREEQC-CHESS

identification

ALLIANCES

THM

Codes :- ASTER

groundwater

Codes :- Modflow

XData

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Le comment

� Architecture Alliances� Langage Python

� Langage de haut niveau, technologie objet

� Accès à des librairies C, C++ , Fortran (encapsulation de codes existants)

� Pour Alliances : Modèle de données, algorithmes de couplages et jeux de données en Python

� Intégrations des composants numériques � Sous forme de classes et méthodes Python

� « Boite noire » ou mémoire (librairies dynamiques)� TOUS les échanges sont au format MED (fichier ou mémoire)

� Couplages de codes� Script Python indépendants des codes utilisés

� Échange de données via la mémoire

� Interface utilisateur : script Python et interface graphique (via XData)

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Alliances et Salomé : XData

XData et IHM : les classes accessibles àl'utilisateur sont "Xdata-isées" � Gestion de la

vérification des données

� IHM automatique

� Surcharge de certaines IHMs

Rajout menu « Edit constraints »dans l’IHM automatique

Fenêtres spécifiques appelées àpartir des fenêtres automatiques

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Alliances et Salomé : géométrie - maillage

� Maillage :� Conversion de maillage GIBI

(Cast3M)

� Conversion de maillage Porflow

� Utilisation du mailleur Salomé

Entreposage slovène sub-surface type silo pour déchets faible et moyenne activité maillé avec NetGen2D

Ecoulement autour d’un milieu sphérique en milieu saturé maillé avec NetGen1D-2D-3D : cas de non-régression Alliances (avec solution analytique)

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Alliances et Salomé : MED mémoire

� MED : format d’entrée (maillages) et de sortie (champs) � comparaison résultats entre codes,

� enchaînement de différents codes

Package source term

Hydraulic Darcy velocity Transport RN flux

Hydraulic Darcy velocity Transport•RN flux•RN concentrations

Averagecomputations Source term

Colis (0D)

Galerie/ Champ proche (2D/3D)

Milieu géologique/ champ

lointain (3D)

Cast3M, Porflow, Traces …

Cast3M, Porflow, Traces …

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Alliances et Salomé : MED mémoire

FG_MARL FD_MARL

FG_LIME FD_LIME

FG_CLAY

FG_DOG

FD_CLAY

FD_DOG

FH_MARL

FB_DOG

695 m

595 m

21,68 km 18,44 km

350 m 295 m

200 m

0 m

0 km 25 km

250 m 244 m

Kimmeridgian marls

Oxfordian limestones

COx clays

Dogger limestones

profil Vx à x=20km (stockage) avec Porflow et Castem

Transport (concentration à 5e4, 1e6 et 1e7 ans) : Porflow (ci-dessus) et Castem (ci- dessous)

Charge hydraulique avec Castem

Charge hydraulique avec Porflow

Différence entre Porflow et Castem

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LE STOCK AGELE STOCKA GE

LE M IL IEU GEOLOGIQ UELE M ILIEU GE OLO GIQUE

LA BIOSPH ER ELA B IOSPH ERE

DO SE

ΦΦΦΦ colis

ΦΦΦΦ alvéole

ΦΦΦΦ stockage

CΦΦΦΦ M G

ΦΦΦΦ : débit m olaire (m ol/an)C : concentration (m ol/m3)

LE COLISLE C OLIS

L ’A LVEOLEL ’A LV EOLE

Champ proche

Cham p lo intain

Alliances et Salomé : Visualisation

Radionucléides sortants du colis (en moles par m3 par an) en fonction du temps (en ans).

Coupe 2D d’une ensemble d’alvéoles Concentration de Selenium (mol/m3) à 500 000ans

Calcul champ lointain dans la couche géologique du stockage Concentration d’I129

(mol/m3) à 50 000 ans

Calcul champ lointain sur les quatre couches géologiquesCharge hydraulique (m)

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Conclusion

� Alliances s’appuie sur les modules Salomé :� MED mémoire et les drivers fournis

� XData

� A permis à Alliances d’axer ses développements sur les

intégrations et les couplages entre composants

� Alliances utilise les modules GEOM, MESH et VISU

� La principale amélioration souhaitée de Salomé concerne MED mémoire : son optimisation pour pouvoir réaliser des calculs Alliances sur de plus gros maillages