En France, les déchets vitrifiés issus du traitement des combustibles nucléaires doivent être stockés en profondeur dans des couches géologiques argileuses. Dans cet environnement confiné et peu poreux, l'interaction chimique entre le verre, les produits de corrosion des enveloppes métalliques et l'argilite du site devrait contrôler l’altération du verre une fois que le milieu sera à nouveau saturé en eau. Prédire l’altération à long terme des colis vitrifiés nécessite une compréhension approfondie des mécanismes réactionnels, qui sont nombreux et étroitement liés. En pratique, ces mécanismes sont classés en fonction de leur importance sur la cinétique d’altération, puis sont intégrés au sein de modèles adaptés aux échelles de temps et d'espace pertinentes.
La thèse porte sur la modélisation géochimique de l’altération du verre, qui est réalisée en utilisant un code de transport réactif (CHESS/HYTEC), une base de données thermodynamique et une loi cinétique pour les verres (modèle GRAAL2, dérivé du modèle GRAAL (Frugier et al. 2018)). Ce modèle tient compte du rôle de la composition de la couche d'altération du verre sur son caractère protecteur, ce qui permet à GRAAL2 de simuler des variations de la vitesse d’altération en fonction de la composition du verre et des conditions environnementales.
Nous recherchons un étudiant titulaire d'un master en lien avec la modélisation où la géochimie, avec des compétences solides en programmation Python, et un intérêt pour la compréhension des processus au moyen de modèles. À l'issue de ces trois années, l'étudiant aura acquis une solide maîtrise de la modélisation géochimique (avec le code CHESS), de la modélisation des transferts de matière (avec le code Hytec), de la modélisation de l'altération des verres (avec le modèle GRAAL2), ainsi que des compétences en programmation numérique en Python. Il développera également une compréhension approfondie des concepts d'écart, d'erreur et d'incertitude. L'étudiant se familiarisera avec les problématiques liées au transfert de polluants dans l'environnement et à la gestion des déchets nucléaires. Les connaissances et les compétences acquises pourront être mises à profit dans de nombreux domaines d’application liés à la durabilité des matériaux, à l'environnement, ainsi qu'aux modélisations et aux méthodologies rigoureuses qui les sous-tendent.