Supervision par :

John Molson (Membre régulier)

Co-supervision par :

René Therrien (Membre collaborateur)

Description du projet de recherche

Modélisation numérique des systèmes d'écoulement des eaux souterraines sous l'effet du pergélisol dans le contexte d'un dépôt géologique profond

Introduction: La Société canadienne de gestion des déchets nucléaires (SCGDN) est chargée de contenir et d'isoler en toute sécurité le combustible nucléaire usé du Canada dans des dépôts en couches géologiques profondes (Deep Geological repository-DGR), sur une période à long terme pouvant aller jusqu'à un million d'années. Sur de telles échelles de temps, un DGR est susceptible de subir de nombreux cycles glaciaires et climatiques, y compris la progression et le dégel du pergélisol. Par conséquent, les conditions thermiques et hydrauliques à la profondeur du dépôt peuvent être affectées, ce qui aura des répercussions sur le DGR. Par conséquent, pour assurer la sécurité à long terme, une étude plus détaillée des cycles de gel et de dégel du pergélisol et de leur impact sur les systèmes d'écoulement des eaux souterraines est nécessaire. Objectifs: Ce projet vise à mieux comprendre l'impact des cycles de croissance et de désintégration du pergélisol sur l'écoulement des eaux souterraines dans les environnements de champ proche et de champ lointain d'un DGR. Une variété de modèles conceptuels incluant les processus physiques pertinents sur une échelle de temps de cycle climatique seront développés et testés afin d'évaluer la sécurité des DGR. Sites d'études: Les tests et la vérification des modèles conceptuels seront effectués à partir de données recueillies sur deux sites de terrain à Salluit et Umiujaq (Nunavik, Québec), qui présentent respectivement des zones de pergélisol continu et discontinu. Ces deux sites sont exclusivement choisis pour les études sur le pergélisol et ne sont pas envisagés comme emplacements potentiels pour la réalisation du site de DGR.Matériel et méthodes: La recherche comporte quatre phases principales. La première élabore des modèles conceptuels pour évaluer l'impact hydrogéologique d'un cycle glaciaire typique, incluant la croissance et la fonte du pergélisol, l'écoulement des eaux souterraines avec variations de densité, le transport de chaleur et de sel (saumure). La deuxième phase examine l'impact des cycles de gel et de dégel du pergélisol sur des systèmes similaires avec fractures discrètes aléatoires, y compris une fracture unique avec des ouvertures aléatoires basées sur des expériences en laboratoire. La troisième phase évalue les effets à long terme de multiples cycles glaciaires sur une période allant jusqu'à un million d'années sur un système hydrogéologique profond. Enfin, la quatrième phase se focalise sur l'étude du transport de radionucléides depuis un dépôt géologique hypothétique sous l'influence des cycles de pergélisol. Les simulations utilisent les codes cryo-hydrogéologiques HEATFLOW-SMOKER et HGS.Résultats attendus: Les résultats de cette étude permettront de combler d'importantes lacunes dans les connaissances relatives à la sécurité d'un DGR, notamment une meilleure compréhension de l'impact de la croissance et de la désintégration du pergélisol sur l'écoulement des eaux souterraines, les régimes thermiques et le transport des solutés dans les systèmes profonds, poreux et fracturés. Les résultats nous aideront à mieux comprendre l'influence de la glaciation et du pergélisol sur les systèmes d'écoulement des eaux souterraines pertinents pour les sites de DGR au Canada, ce qui contribuera à assurer l'isolement des déchets de radionucléides et du combustible usé pendant le million d'années de stockage.

Coordonnées des sites de recherche