Contribution des couplages mecanique-chimie-transfert dans la tenue a long terme des ouvrages de stockage de dechets radioactifs (French text)

La durabilité des ouvrages en béton constitue un enjeu essentiel de l'analyse de sûreté des centres de stockage en surface de déchets nucléaires (conteneurs, scellements, casemates, galeries de surveillance). Dans ce contexte, une prédiction fiable du comportement à long terme de ces ouvrages nécessite d'avoir bien identifié les divers mécanismes de détérioration et de les avoir convenablement modélisés.; L'originalité de la présente étude est de coupler le comportement mécanique (et notamment la fissuration) avec une dégradation d'origine chimique (dissolution des hydrates cimentaires due à un ruissellement d'eau pure). Afin d'évaluer ce couplage, un modèle a été développé et implanté dans un code de calculs par éléments finis. La teneur en calcium dans la solution interstitielle est choisie comme variable d'état chimique du système. Le module d'élasticité évolue comme une fonction d'une variable de vieillissement dépendant de la teneur locale en calcium. Le comportement mécanique non linéaire du béton est modélisé selon la théorie de l'endommagement.; Parallèlement, deux procédures expérimentales ont été développées pour l'acquisition de données de couplage. La procédure BIPEDE a été développée afin d'étudier les mécanismes de développement de la fissuration et des propriétés de permeation sous chargement mécanique de traction. La procédure LIFT a été développée pour la réalisation accélérée d'échantillons cimentaires dégradés chimiquement dans le but d'évaluer le couplage mécanique-chimie. Des essais de microdureté ont été réalisés pour identifier la fonction de vieillissement chimico-mécanique.; Plusieurs simulations numériques ont été realisées. La présence d'une fissure modifie localement la pénétration de la dégradation. L'ouverture de la fissuration constitue un paramètre dominant le couplage diffusion-chimie-mécanique. Une structure (non armée) initialement chargée dans son domaine élastique peut, sous l'action d'une attaque chimique, devenir mécaniquement instable. l'issue de ces simulations, plusieurs applications industrielles sont directement envisageables. Les limitations et les extensions futures du modèle ont aussi été discutées.