Selon le Règlement sur les matières dangereuses du Gouvernement du Québec, les résidus de bois encollés de résine sont susceptibles d’être des matières dangereuses résiduelles toxiques, car ils contiennent du formaldéhyde. La gestion des résidus toxiques est problématique pour l’industrie de la seconde transformation du panneau, car il pourrait s’avérer que la majorité des usines ne disposent pas de chaudière de combustion d’une puissance assez élevée pour brûler leurs résidus de panneaux en conformité avec les exigences gouvernementales. La récupération de ces résidus pourrait être envisageable, mais une connaissance plus approfondie de la nature de ceux-ci est essentielle pour être en mesure d’envisager cette option. L’objectif de cette étude est de caractériser les résidus provenant de l’industrie québécoise de la seconde transformation des panneaux de particules et de fibres de bois dans le but d’éclairer le choix des options de récupération, d’utilisation ou de disposition de ces résidus. Une enquête réalisée auprès des industriels de seconde transformation du panneau a permis de dresser un portrait des résidus générés. Un questionnaire a été transmis par la poste à un échantillon d’usines de chaque secteur industriel. L’utilisation d’une méthode en cinq points de contact a mené à l’obtention d’un taux de réponse de 32%. Une quantification des résidus a été réalisée dans le but final d’extrapoler les résultats à l’ensemble de l’industrie québécoise. L’analyse des résultats a permis de dresser un portrait des résidus de panneaux quant à la gestion, la disposition et la contamination de ceux-ci. L’enfouissement est le mode de disposition le plus répandu et les entreprises de petite taille ont plus tendance à faire appel à cette pratique. La gestion des résidus de panneaux est problématique chez 30% des industriels et certains d’entre eux ont déjà tenté de trouver de meilleurs débouchés que ceux dont ils disposent actuellement. / According to Québec’s Règlement sur les matières dangereuses, wood residues containing resin are likely to be toxic residual dangerous matters because of their formaldehyde content. The management of these residues is problematic for the secondary board manufacturers because the majority might not operate a combustion boiler with high enough power to burn board residues in conformity with regulatory requirements. The recovery of these residues could be possible, but no decision can be taken without knowing the nature of the residues. The objective of this study is to characterize the residues coming from the secondary board manufacturers in the province of Québec in order to find opportunities for recuperating, recycling or disposing of these residues. A survey of secondary board processing plants has been conducted to draw a picture of the disposal of residues. A mail questionnaire was sent to a sample of plants within each industrial sector. The five points of contact method was applied, yielding a response rate of 32%. A quantification of the residues was made and the data was used to extrapolate the results to the whole of Québec industry. A segmentation of the results according to the size of the plant or to the industrial sector was made and significant differences were found between classes regarding the management, the use and the contamination of the residues. The majority of secondary board manufacturers send their board residues to landfill sites. This is the case of most small size mills. The survey indicates that 30 percent of the mills have experienced serious problem in managing these residues and they have already tried to find a better solution to dispose of them.

Au Québec, l'enfouissement est la technique la plus répandue pour l'élimination des matières résiduelles. Bien qu'elle soit simple et économique, elle entraîne différentes problématiques, dont la production de lixiviats, des liquides très chargés en contaminants, et de gaz d'enfouissement contribuant à l'émission de gaz à effet de serre. Chez Investissement Québec - CRIQ (IQ-CRIQ), la biofiltration méthanotrophe a été étudiée dans les dernières années pour le traitement combiné de ces deux sources de polluants. Si cette technologie a montré une bonne capacité à traiter le méthane (CH₄) présent dans les gaz d'enfouissement, tout en assimilant de l'azote des lixiviats, la capacité du système biologique à résister aux fluctuations saisonnières de température peut être questionnée. L'objectif principal est donc de vérifier si le caractère exothermique de la réaction d'oxydation du CH₄ par les bactéries méthanotrophes permet de maintenir l'activité biologique au sein du biofiltre et donc la capacité épuratoire du CH₄ et de l'azote nitrate (NO₃-) des lixiviats en période hivernale. Pour ce faire, un montage expérimental comprenant quatre biofiltres avec un garnissage organique a été alimenté avec des lixiviats prétraités provenant d'un site d'enfouissement et un mélange synthétique de gaz composé de gaz naturel et d'air. Des isolants en uréthane et une chambre réfrigérée ont été utilisés afin de reproduire les conditions hivernales sur le terrain d'un biofiltre enfoui, soit une température avoisinant les 4 °C. En ce sens, la température d'alimentation liquide a aussi été diminuée à 4 °C pour deux des quatre biofiltres. L'effet d'une charge en CH₄ plus importante sur le traitement a aussi été exploré. Durant les expérimentations qui se sont étendues sur environ 300 jours, les gaz (CH₄, CO₂, N₂O entre autres) et les liquides (NO₃-, NO₂-, NH₄+, pH entre autres) ont été analysés deux à trois fois par semaine et la température interne des réacteurs a été suivie en continu à l'aide de capteurs. Les expérimentations ont permis de montrer que le maintien du traitement était possible même avec une baisse de la température du liquide d'alimentation : une capacité d'élimination de 98 à 112 gCH₄/m³/j et de 2,6 à 3,2 gN-NO₃-/m³/j a été observée pour le biofiltre à température ambiante (environ 21 °C) alimenté avec un lixiviat à 4 °C alors qu'elle a été de 113 gCH₄/m³/j et de 4,4 gN-NO₃-/m³/j pour le biofiltre témoin (température ambiante et d'alimentation liquide à environ 21 °C). Cependant, le biofiltre alimenté avec des lixiviats à 4 °C et placé dans un environnement avec une température ambiante à 4 °C a vu ses capacités à traiter le CH₄ et le NO₃- devenir nulles lors du changement drastique de température. Finalement, le biofiltre alimenté avec une concentration plus élevée en CH₄ n'a pas été en mesure de traiter davantage de contaminants, ce qui laisse croire qu'il pourrait y avoir un débalancement entre le CH₄, les NO₃- et les autres nutriments essentiels ou encore la présence d'inhibiteurs au sein du biofiltre. Une difficulté des gaz à pénétrer le biofilm a aussi pu limiter la capacité d'oxydation et donc l'enlèvement des NO₃-. Bien que des incertitudes persistent, les résultats obtenus montrent bien un potentiel de maintien des capacités épuratoires par les méthanotrophes en période froide d'opération.

Le tilapia du Nil est l’une des espèces des poissons d’eaux douces qui convient le mieux pour la pisciculture à faibles intrants en climat tropical pour lutter contre l’insécurité alimentaire. Le recours à l’intégration aquaculture-agriculture (IAA) est une approche privilégiée pour le développement de l’aquaculture paysanne de façon durable. Cette étude a été conduite afin d’évaluer les effets de l’aliment et de la fertilisation animale (lisier de porc et fiente de canard) sur la qualité physico-chimique et microbiologique de l’eau, la productivité primaire des étangs, la salubrité et la croissance du poisson, la digestibilité enymatique des ingrédients, le comportement alimentaire et le coût de production du tilapia du Nil. Les résultats ont démontré que la fertilisation a influencé les propriétés physico-chimiques de l’eau des étangs sans en affecter toutefois la qualité. Les meilleures performances de croissance ont été enregistrées chez les poissons nourris à l’aliment formulé et élevés dans les étangs fertilisés. La fertilisation a influencé la productivité primaire, avec les diatomées largement représentées par une abondance relative de Flagilaria spp, la proie dominante chez le tilapia. Le prétraitement des excréments animaux par séchage solaire a réduit les infections bactériennes dans les échantillons analysés, dont le muscle a été colonisé par des infections bactériennes très mineures (4,9 %), comparé aux intestins (10,8 %)et à l’eau (13,0%). Bien que plus élevées dans les quatre premiers segments intestinaux, les activités protéolytiques ont été généralement faibles chez le tilapia. La présence d’inhibiteurs des protéases a été mise en évidence dans les ingrédients végétaux, dont le tourteau de soja a été plus inhibitif. Enfin, le coût de production/kg de poisson a été réduit avec l’aliment formulé (1,5USD/kg) comparé à la provende commerciale (2,3USD/kg), et ce coûta été davantage réduit pour les poissons élevés dans des étangs fertilisés (0,4 USD/kg) / Nile tilapia is one of the fresh water fish species that is best suited for low-input fish farming in tropical climate to alleviate food insecurity. The use of integrated aquaculture-agriculture (IAA) is a preferred approach for the sustainable development of rural aquaculture. This study was carried to assess the effects of feed and animal fertilizers (pig manure and duck droppings) on the physico-chemical and microbiological water quality, primary productivity of ponds, safety and fish growth, enzymatic digestibility of plant ingredients, feeding behaviour and production cost of Nile tilapia. The results showed that fertilization has influenced the physico-chemical properties of pond water without affecting negatively its quality. The best growth performance was recorded in fish fed with a formulated feed and those reared in fertilized ponds. Fertilization has improved primary productivity, with diatoms largely represented by a relative abundance of Flagilaria spp, the dominant prey in the stomach content of tilapia. Pretreatment of animal faeces by sun-drying prior to use, reduced bacterial infections in the analyzed samples, whose muscle tissues were colonized only by very minor bacterial infections (4.9%), compared to intestines (10.8%) and water (13.0%). Although higher in the first four intestinal segments, proteolytic activity was generally low in tilapia. The presence of protease inhibitors has been demonstrated in plant ingredients, of which soybean meal has been more inhibitive. Finally, the production cost/kg offish was reduced with formulated feed (1.5 USD/kg) compared to commercial feed (2.3 USD/USD), and this cost was further reduced for fish reared in fertilized ponds (0.4 USD/kg)

La gestion des déchets municipaux en Algérie est considérée comme une action prioritaire du ministère chargé de l'environnement ces dernières décennies. Pour cela un ensemble de textes et d'organismes ont été adoptés. Des moyens humains et techniques ont été engagés depuis 2001 pour améliorer ce service. En même temps la production de déchets ne cesse d'augmenter suite à l'augmentation de la population et à la croissance économique. Ces quantités pourraient dépasser les 30 Millions de tonnes en 2025 si aucune politique de prévention n'est mise en œuvre et les mêmes tendances macroéconomiques se prolongent dans les années qui viennent. L'adoption de l'enfouissement technique des déchets comme mode d'élimination a engendré des coûts supplémentaires aux collectivités. Le financement de ce service par une taxe forfaitaire reste inapplicable. La qualité de service rendu est un facteur très important pour inciter les ménages à participer financièrement pour couvrir les coûts de la collecte et de traitement de leurs déchets. Adopter un mécanisme de consigne peut être un dispositif qui permet la réduction à la source des déchets d'emballage. Une réorganisation des circuits de collecte influencera sur la baisse des coûts notamment celle liée à la distance de collecte.

En raison de l'épuisement des combustibles fossiles et en raison de son coût croissant, les déchets ont été utilisés comme combustibles alternatifs dans les fours rotatifs à ciment pendant plusieurs années. Afin de répondre aux exigences de protection de l'environnement et de qualité du produit final, il est nécessaire de comprendre et de quantifier les différents processus intervenant dans le four. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés à la substitution partielle des déchets (pneus usés et Refuse Derived Fuel « RDF ») et biomasse (résidus d’agriculture) dans les fours tournants de production de ciment à un taux de 50 % d’apport énergétique. Le présent projet de thèse a été financé par la République Démocratique Congo, porté par l’Université Kongo (UK), dans le cadre du renfoncement des capacités des universités congolaises. Les travaux de recherche ont été réalisés au sein du Laboratoire de Thermique, Energétique et Procédés (LaTEP) de l’Ecole Nationale Supérieure en Génie de Technologies Industrielles (ENSGTI)/Université de Pau et des Pays de l’Adour (France), dans le but d’étudier et de comprendre les phénomènes thermochimiques se déroulant dans les fours tournants de production de ciments, dans le cas de substitution partielle des combustibles fossiles par des combustibles alternatifs. Pour cela, un modèle mathématique à deux sous-modèles a été établi : - Le modèle monodimensionnel stationnaire du lit de solides et de l’enveloppe du four, caractérisé dans sa première partie par le mélange de la farine de ciment, de déchets et/ou biomasse, et de gaz, et alors que dans sa deuxième partie par les échanges thermiques. Le travail de modélisation est effectué à l'aide du langage de programmation Fortran 90 dans lequel sont implémentées les équations de conservations de la masse, des espèces et de l’énergie, l’équation de transport de la charge, ainsi que les équations algébriques. - Le modèle tridimensionnel instationnaire, repose sur l’utilisation de la mécanique des fluides numérique, et l’outil commercial Fluent a été retenu pour représenter les processus se déroulant au-dessus de la surface libre du lit.Le modèle complet est le couplage entre les deux sous modèles, étant donné les échanges qui s’y effectuent.Deux grands groupes de simulations ont été réalisés dans cette thèse : le cas monodimensionnel et le cas global (couplage Modèle 1D-Modèle 3D). Dans les deux situations, les simulations ont été effectuées dans le cas de fonctionnement au fuel lourd seul, puis dans celui du fonctionnement avec substitution partielle du combustible fossile par les combustibles alternatifs. Pour le modèle monodimensionnel, les simulations ont été effectuées en imposant les flux de chaleur dans la surface libre du lit et dans la paroi découverte. Alors que pour le modèle global, les simulations ont été effectuées en considérant les densités de flux de chaleur associées aux phénomènes physico-chimiques (combustion du fuel lourd, rayonnement, turbulence) se déroulant dans le volume de gaz situé au-dessus de la surface libre du lit.Les résultats ainsi obtenus nous ont permis de conclure sur l’importance de mener en amont une étude expérimentale dans un four tournant à l’échelle pilote afin de pouvoir disposer des ordres de grandeur des différents flux de chaleur au sein du four tournant. Les résultats obtenus nous ont également permis de nous rendre compte de la nécessité de disposer de la géométrie exacte (emplacement) du brûleur dans le four tournant. / Because of the depletion of fossil fuels and because of its increasing cost, waste has been used as alternative fuels in cement rotary kilns for several years. In order to fulfill the requirements of environmental protection and quality of the final product, it is necessary to understand and quantify the different processes occurring in the kiln.As part of this thesis, we focused on the partial substitution of waste (used tires and Refuse Derived Fuel "RDF") and biomass (agricultural residues) in rotary kilns producing cement at a rate of 50 % of energy supply. This thesis project was funded by the Democratic Republic of Congo, led by Kongo University (UK), as part of the capacity building of Congolese universities. The research work was carried out within the Laboratory of Thermal, Energy and Processes (LaTEP) of the National School of Engineering in Industrial Technologies (ENSGTI) /University of Pau, with the aim of to study and understand the thermochemical phenomena taking place in rotary kilns for the production of cement, in the case of partial substitution of fossil fuels by alternative fuels. For this, a mathematical model with two sub-models has been established:- The stationary one-dimensional model of the bed of solids and furnace casing, characterized in its first part by the mixing of cement flour, waste and / or biomass, and gas, and while in its second part by thermal exchanges. The modeling work is performed using the Fortran 90 programming language in which the conservation equations for mass, species and energy, the load transport equation, and the algebraic equations are implemented.- The unsteady three-dimensional model relies on the use of digital fluid mechanics, and the Fluent commercial tool has been retained to represent the processes taking place above the free surface of the bed.The complete model is the coupling between the two sub models, because of the exchanges that take place there.Two large groups of simulations have been realized in this thesis: the one-dimensional case and the global case (Model 1D-3D model coupling). In both situations, the simulations were carried out in the case of operation with heavy fuel oil alone, then in the case of operation with partial substitution of the fossil fuel by alternative fuels. For the one-dimensional model, the simulations were performed by imposing the heat flux in the free surface of the bed and in the exposed wall. Whereas for the global model, the simulations were performed considering the heat flux densities associated with physico-chemical phenomena (combustion of heavy fuel oil, radiation, turbulence) taking place in the volume of gas located above the free surface of the bed.The results thus obtained allowed us to conclude on the importance of carrying out an experimental study in a pilot scale furnace in order to be able to have orders of magnitude of the different heat flows within the rotating furnace. The results obtained also allowed us to realize the necessity to model the exact geometry (location) of the burner in the rotary kiln.

Afin de déterminer les principaux leviers qui permettraient d’améliorer les taux de valorisation des VHU, dans des conditions socio-économiques et environnementales acceptables, des campagnes expérimentales de déconstruction et de broyage visant à comparer différents scenarii de déconstruction ont été réalisées sur un site industriel (Acyclea, groupe Praxy). Cette démarche vise à répondre à la directive européenne relative aux VHU qui fixe l’objectif ambitieux d’atteindre au plus tard le 1er janvier 2015 un taux de valorisation minimal de 95 % en masse du VHU, dont au maximum 10% de valorisation énergétique. Les campagnes expérimentales réalisées ont chacune traité des échantillons d’au moins 90 VHU, dont la masse et l’âge moyens ont été évalués à 989 kg / VHU et 14 ans respectivement. Les masses et compositions des flux de matière ont été mesurées pour déterminer les incidences du niveau de démantèlement des véhicules. D’autres paramètres ont également été suivis, tels que les temps de main d’œuvre sur les différentes opérations et l’analyse des rejets éventuels de la filière dans l’environnement. Les résultats montrent que les taux de valorisation augmentent avec le niveau de déconstruction des véhicules, passant de 81.6 +/- 3.4 % de la masse des VHU pour le scénario standard à 86.0 +/- 0.6 % pour le scénario le plus poussé. Cependant, les objectifs de la directive n’ont pas été atteints même avec le scénario le plus poussé. Une méthodologie d’évaluation globale adaptée au système « démantèlement / broyage / tri de VHU » a été mise en place. Elle repose sur 9 indicateurs qui évaluent des performances au regard des enjeux du Développement Durable et un indicateur plus spécifique qui évalue la performance technique de la filière. Les résultats obtenus ont été analysés indicateur par indicateur, puis une analyse multicritère globale a été effectuée à l’aide de la méthode ELECTRE II. Ils révèlent que le scénario intermédiaire de déconstruction serait optimal vis-à-vis de l’ensemble des critères sélectionnés. / To identify keys for improving the recovery rates of ELVs in sustainable socio-economic and environmental conditions, experimental campaigns of dismantling and shredding were performed to compare different scenarios of deconstruction on an industrial plant (Acyclea, Praxy group). This is a focus on the EU Directive on ELVs which sets the ambitious goal of achieving no later than 1 January 2015 a minimum recycling rate of 95% by weight of ELVs, including a maximum of 10% for energy recovery. The experimental campaigns were carried out each treated sample of at least 90 ELVs, whose mass and age means were evaluated at 989 kg / ELV and 14 years respectively. The masses and compositions of matter flows were measured to determine the impact of the level of dismantling vehicles. Other parameters were also monitored, such as labor time on the various operations and analysis of potential emissions in the environment. The results show that the recovery rates increase with the level of deconstruction of vehicles, from 81.6 + / - 3.4% of the mass of ELVs for the standard scenario to 86.0 + / - 0.6% for the scenario the more extensive. However, the objectives of the Directive have not been achieved even with the more extensive scenario further. A comprehensive assessment methodology adapted to the system "dismantling / shredding / sorting of ELV" was established. It is based on nine indicators to measure performance in terms of sustainable development issues and a more specific indicator that assesses the technical performance of the sector. The results were analyzed indicator by indicator, and a comprehensive multi-criteria analysis was performed using the method ELECTRE II. They show that the middle scenario of deconstruction is optimal vis-à-vis all the selected criteria.

About 60 percent of the electricity production in Belgium originates from nuclear power plants. Belgium owns 7 nuclear pressurized water reactors, which are located in two sites: 4 reactors in Doel and 3 reactors in Tihange. Together they have a capacity of approximately 5900 MWe. All these reactors use classical uranium oxide fuel assemblies. Two of them (Doel3, Tihange2) have also accepted a limited number of mixed (uranium and plutonium) oxide fuel assemblies. These mixed fuel assemblies came from the reprocessing of spent uranium oxide fuel assemblies in La Hague (France). The reprocessing of spent fuel gives birth to vitrified high-level waste, and to different isotopes of uranium and plutonium, which can be used in the manufacture of mixed oxide fuel assemblies. Each country producing radioactive waste must find a solution to dispose them safely. The internationally accepted solution is to dispose high-level radioactive waste in a deep and stable geological layer. This seems to be the most secure and environment-friendly way to get rid of the high-level radioactive waste. One of the few stable geological layers, which could accept radioactive waste in Belgium, is the Boom clay layer. Another possible layer is the Ypresian clay layer, but it is not the reference option for the moment. The Boom clay layer is quite thin (about 100 m thick) and is not at a large depth (about 240 m below the ground surface) at the proposed disposal site, beneath the SCK CEN Nuclear Research Centre in Mol. A large number of studies have already been performed on the Boom clay layer, and on the possibility of building a high-level radioactive waste repository in this geological medium. Since 1993, the Belgian government has promulgated a moratorium on the reprocessing of spent uranium oxide fuels in La Hague. Since then, spent fuel assemblies are considered as waste, and ONDRAF/NIRAS (the Belgium Agency for Radioactive Waste and Enriched Fissile Materials) has thus to deal with them as waste. This rises a number of questions on how to deal with this new kind of waste. A solution is to directly dispose these spent fuel assemblies in containers in a repository, just like the other high-level radioactive waste. This repository would be build in the Boom clay layer at a depth of about 240 m beneath the SCK CEN. One of the questions raised by this new kind of waste is: "could the direct disposal of the spent nuclear fuel assemblies lead to nuclear criticality risks in the future?". Nuclear criticality is the ability of a system to sustain a nuclear fission chain reaction. This question was not a key issue with vitrified high-level waste because these do not include fissile uranium and plutonium isotopes, which could lead to a criticality event. The spent fuel repository will be designed in order to totally avoid the occurrence of a criticality event at the closure time. But in the future history of the repository, external events could possibly affect this. These events could maybe lead to criticality inside the repository, and this has also to be avoided. This work tries to answer this question, and to determine how to avoid a long-term criticality event inside the repository. The only complete research work answering this question has been performed in the U.S. for the Yucca Mountain repository but this design is fully different from the Belgian one studied here: for example, the waste are not only spent fuel waste, and the geological layer is volcanic tuff.<p>The main achievements of this work are: <p>*A first set of in-package criticality scenarios for different design options for a Belgian spent fuel repository in the Boom clay layer. <p>*A large number of criticality calculations with different parameters (fuel type, fuel burnup, fuel enrichment, distance between the fuel assemblies, distance between the fuel rods, water fraction inside the overpack) for the different design options. <p>*A preliminary study of the effects of the spent fuel assemblies isotopic evolution with time on the multiplication factor. <p>*For the first time, a coupling between the in-package criticality scenarios and the criticality calculations has been performed. / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Dans le mode occidental, la pratique de la récupération matérielle est de plus en plus valorisée, bien que cette coutume remonte aux temps les plus anciens. Les nombreuses expériences de récupération et leur mise en application dans la majorité des municipalités de la province positionnent le Québec dans un vaste mouvement en faveur de la récupération. Ce constat s'applique également à la récupération des textiles, bien que celle-ci soit essentiellement - à l'heure actuelle - l'apanage d'entreprises et d'organismes privés ou à but non lucratif. Depuis quelques années, on constate en outre que la récupération des textiles est présente dans le design de mode. Le but de cette thèse est - dans un premier temps - d'identifier les motivations des designers de mode québécois à récupérer des textiles dans le cadre de leur production, et les raisons amenant certains consommateurs à acheter ou non des vêtements d'occasion ou des créations de récupération. Dans un deuxième temps, l'analyse des résultats obtenus en enquête permet de comprendre dans quelle mesure les motivations de ces designers à créer des vêtements faits à partir de matières récupérées rejoignent celles des consommateurs à encourager des pratiques de récupération. Afin de parvenir à des conclusions, différentes méthodes de recherche et d'analyse sont mises à contribution. L'essentiel de cette recherche repose sur l'analyse qualitative de résultats obtenus dans le cadre d'enquêtes individuelles auprès de designers de mode et de consommateurs. Les résultats recueillis mettent de l'avant l'idée que les motivations des créateurs et des consommateurs dans le domaine de la récupération sont diamétralement opposées. Les raisons pour lesquelles certaines personnes achètent des vêtements d'occasion sont avant tout liées à l'économie d'argent. À l'inverse, bien qu'ils expriment des considérations d'ordre social et environnemental, les designers de mode souhaitent vendre leurs créations au même prix que n'importe quelle autre vêtement de designer, sans que le procédé ne soit nécessairement mis en évidence. Ces contradictions dans le discours des créateurs et des consommateurs amènent à croire que la récupération représente pour certains designers un prétexte et qu'ils doivent clairement se positionner dans le marché québécois afin d'atteindre une clientèle-cible jusqu'à présent mal identifiée. / Québec Université Laval, Bibliothèque 2014

Les dispositifs de stockage envisagés pour les déchets nucléaires de haute activité font intervenir une barrière ouvragée argileuse (smectites) ainsi que des conteneurs métalliques (fer). La diffraction des rayons X, la spectrométrie infrarouge et la microscopie électronique à transmission (pour l'analyse chimique et l'état d'oxydation du fer) permettent de déterminer l'évolution du système fer métal/smectites dans un milieu hydraté à 80°C. Le taux de déstabilisation des smectites en présence de fer métal varie de 0 à 100% en fonction des paramètres structuraux de la smectite (composition chimique, espace interfoliaire, quantité de fer octaédrique). La déstabilisation de la smectite et du fer métal génère de la magnétite ainsi qu'une phase gel à l'intérieur de laquelle cristallise une nouvelle phase argileuse très riche en fer. Cette phase montre deux degrés d'oxydation, avec un rapport fer(II)/fer(III) 20/80 (phase proche des odinites) ou 50/50 (phase proche des cronstedtites).

L'étude de sûreté d'un stockage souterrain de déchets radioactifs passe, du point de vue de la géomécanique, par la caractérisation de la zone endommagée induite par le creusement du puits d'accès aux cavités de stockage. L'objet de cette thèse est donc de simuler la réponse hydro-mécanique des argilites de l'Est au creusement du puits d'accès au laboratoire souterrain de Meuse/Haute-Marne, en vue d'une comparaison avec les mesures qui seront acquise in situ en 2005 (expérimentation REP).<br/> Nous avons d'abord analysé l'ensemble des essais mécaniques qui ont été réalisés entre 1995 et 2001. Nous observons que chaque série d'essais a sa propre cohérence, que ce soit en termes de paramètres élastiques, de résistance à la rupture ou de capacité au fluage. Mais il existe de fortes différences entre les séries. Ces différences, qui sont dues au protocoles expérimentaux et non au matériau, nous ont permis de mettre en évidence trois résultats importants : les phases de resaturation imposées par plusieurs laboratoires ont dégradé les propriétés mécaniques des argilites de l'Est, l'existence d'une contrainte effective au sens de Biot n'est pas évidente pour ces argilites, et leur résistance à la rupture augmente nettement avec le séchage.<br/>D'après ces essais, nous avons distingué trois mécanismes de déformation irréversible : compaction, pré-rupture, rupture. Nous les avons décrits chacun par une loi de comportement élasto-plastique simple, fondée sur le critère de Mohr-Coulomb ou de Drücker-Prager, avec un écrouissage linéaire. On obtient alors une loi de comportement complète pour les argilites de l'Est en considérant les trois mécanismes simultanément (plasticité multi-critère).<br/>Enfin, les différentes modélisations que nous avons réalisées permettent de tirer les conclusions suivantes :la prise en compte des déformations irréversibles avant-rupture (compaction et pré-rupture) a pour effet de réduire considérablement l'extension de la zone en rupture qui apparaît autour du puits (par rapport au cas où le comportement est élastique jusqu'à la rupture) ; la diffusion des pressions interstitielles modifie peu la réponse mécanique du massif (en particulier, les déformations plastiques créées lors du déchargement mécanique n'évoluent pas au cours du drainage du massif) ; l'anisotropie des contraintes naturelles horizontales, dont par ailleurs nous confirmons l'existence, influence fortement la zone endommagée autour du puits (polarisation en azimut) ; enfin nous montrons qu'il n'est pas indispensable de simuler le détail des opérations de creusement du puits.