Thème : Doctorat
Soutenance de thèse de Jean LANGANAY
Quantification des incertitudes d'une exploitation d'un gisement d'uranium par Récupération In Situ
Résumé de la thèse en français
La Lixiviation In-Situ d’uranium, ou emph{In-Situ Recovery} (ISR), est basée sur la lixiviation directe des minéraux uranifères au coeur du gisement par une solution minière injectée. Les résultats des écoulements et des réactions chimiques dans le réservoir sont difficiles à prédire en raison des incertitudes géochimiques, pétrophysiques et géologiques. Les codes de simulation de transport réactif utilisés pour modéliser l’ISR sont particulièrement sensibles à la distribution spatiale des propriétés physiques et chimiques dans le dépôt. Ainsi, la modélisation géostatistique est utilisée pour représenter l’incertitude de la répartition spatiale des propriétés géologiques. On peut représenter cette incertitude par un grand nombre de réalisations du modèle géostatistique. La propagation directe des incertitudes géologiques est difficile à résoudre en contexte industriel en raison du temps CPU nécessaire pour effectuer une simulation de l’ISR. Les travaux réalisés dans cette thèse présentent différents moyens de propager l’incertitude géologique en incertitude sur la production d’uranium avec un coût en temps de calcul réduit. On utilise pour cela la méthode de réduction de scénarios, qui permet de propager parcimonieusement l’incertitude. Un sous-ensemble de simulations géostatistiques est sélectionné pour approximer la variabilité d’un ensemble plus large. La sélection est obtenue en utilisant un proxy de la simulation de transport réactif. La principale contribution de ce travail est la construction de différents proxys pour approximer la lixiviation de l’uranium. Ils permettent de reproduire la dissimilarité des réalisations en terme de production d’uranium. Ensuite, les simulations de l’ISR effectuées dans les réalisations géostatistiques sélectionnées donnent une approximation de la variabilité de production d’uranium de l’ensemble des réalisations. Cette approximation est enfin utilisée pour quantifier les incertitudes de la production d’uranium sur des cas réels. Finalement, la propagation de l’incertitude de production de l’échelle du bloc de production à l’échelle de la mine est développée. Par ailleurs, un travail exploratoire a été mené dans le but d’utiliser des modèles de substitution du solveur de la chimie pour accélérer les simulations de transport réactif.
Résumé de la thèse en anglais
Uranium In Situ Recovery (ISR) is based on the direct leaching of the uranium ore in the deposit by a mining solution. Fluid flow and geochemical reaction in the reservoir are difficult to predict due to geological, petrophysical and geochemical uncertainties. The reactive transport simulation code used to model ISR is very sensitive to the spatial distribution of the physical and chemical properties of the deposit. Geostatistical models are used to represent the uncertainty of the spatial distribution of geological properties. The direct propagation of geological uncertainties by multiple ISR mining simulations is intractable in an industrial context. This work presents a way to propagate geological uncertainties into uranium production uncertainties at a reduced computational cost, thanks to a scenario reduction method. A subset of geostatistical simulations is built to approximate the variability of a larger set. The selection is obtained using a proxy of reactive transport simulation. The main contribution of this work is the development of different proxys to approximate the uranium leaching. They allow the discrimination of geostatistical realizations in terms of potential uranium production. Then, the ISR simulation carried out with the selected geostatistical realizations gives an approximation of the uranium production variability over the whole set of geostatistical simulations. This approximation is then used to quantify the uncertainties on the uranium production. The proposed approach is assessed on real case studies. Finally, the propagation of the uranium production uncertainty, assessed by the scenario reduction method, on mining operation planning is developped. Furthermore, an exploratory work about the use of statistical meta-models as chemistry solvers is also presented.
Titre anglais : Uncertainty quantification in an uranium ore deposit exploitation by In Situ Recovery
Date de soutenance : jeudi 25 mars 2021 à 14h00
Adresse de soutenance : 35 rue Saint-Honoré 77300 Fontainebleau – visioconférence
Directeur de thèse : Vincent LAGNEAU
Co-encadrant : Thomas ROMARY
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Femmes de science
Sous les feux de nos actualités
Pour la première fois, MINES ParisTech célèbre la Journée internationale des femmes et des filles de science, promulguée par l'Assemblée générale des Nations Unies. Voici une galerie de portraits de femmes scientifiques ayant fait l'actualité récente de notre école. Témoignage de l'excellence de la recherche au féminin.
Chercheuses confirmées, doctorantes ou élèves ingénieures, elles font la fierté de notre école. Florilège
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| Tatiana Budtova, directrice de recherche au Cemef MINES ParisTech, médaille d'argent du CNRS 2020. | Véronique Stoven, professeure au CBIO MINES ParisTech, lauréate de la Fondation maladies rares. |
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| Nadia Maïzi, directrice du CMA MINES ParisTech, auteure principale du 6e rapport du Giec. |
Coraline Chartier, doctorante au Cemef MINES ParisTech, prix du meilleur poster à la Conférence Epnoe 2021. |
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Clarisse et Domitille, deux élèves ingénieures engagées pour la transition énergétique. Portrait. |
Jeanne Redaud, élève ingénieure, co-autrice des Oraux corrigés et commentés Physique-Chimie. Concours PSI – PSI* |
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| Prix du livre RH 2019. Succès pour Blanche Segrestin, directrice du CGS MINES ParisTech, co-autrice de La mission de l'entreprise responsable. | Lola Péladan, élève ingénieure, prix coup de cœur du jury du concours Women Energy in Transition. |
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Mélina Nicolas, titulaire du master Énergie PSL, lauréate des trophées Performance Veolia 2019. |
Hafssa Tounsi, prix « Pierre Londe » 2020 de la meilleure thèse en mécanique des roches, effectuée au Centre de géosciences. |
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| Mineral Talks LIVE : en replay, découvrez le Musée de minéralogie, présenté à un public international par Éloïse Gaillou, conservatrice. | Intelligence Artificielle et Santé, une nouvelle chaire portée par Chloé-Agathe Azencott, enseignante-chercheuse au CBIO MINES ParisTech. |
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| Manon Isard et Qi Huang, doctorantes en sciences des matériaux se distinguent à l'international. | Emilie Forestier, doctorante au Cemef MINES ParisTech, 2e prix Pierre Laffitte 2019. |
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| Anne-Françoise Gourgues-Lorenzon, professeure au Centre des matériaux MINES ParisTech, Médaille Bastien & Guillet de la SF2M. | Rachelle Belinga, doctorante au CGS MINES ParisTech, & Blanche Segrestin ont reçu le SIG Best Paper 2019 de l'European Academy of Management. |
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| Margaret Kyle, professeure au Cerna MINES ParisTech, dans le "Top 40" des femmes économistes d'Europe, d'Amérique et d'Afrique. | Le 1er prix Pierre Laffitte 2020 est remporté par Juhi Sharma, doctorante au Cemef MINES ParisTech. |
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| Mélodie Trolliet (AXA Climate) s'est formée à l'étude du rayonnement solaire au sein du Centre O.I.E MINES ParisTech. Portrait. | Elise El Ahmar, ingénieure de recherche au CTP MINES ParisTech, co-créatrice du Mooc Thermodynamique expérimentale. |
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| Nathalie Bozzolo, professeure au Cemef MINES ParisTech, titulaire de la nouvelle chaire industrielle ANR – Safran, Topaze. | Aurore Wurtz, doctorante au CES MINES ParisTech, lauréate du prix Roger Cadiergues 2019. |
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La Journée internationale des femmes et des filles de science, célébrée chaque année le 11 février, a été adoptée par l'Assemblée générale des Nations Unies, en décembre 2015, afin de promouvoir l'accès et la participation pleine et équitable des femmes et des filles à la science. Cette journée permet de rappeler que les femmes et les filles jouent un rôle essentiel dans la communauté scientifique et technologique et que leur participation doit être renforcée. > En savoir + sur la journée internationale des femmes de science |
Soutenance de thèse de Imen ZAIER
Rôle du transport particulaire lié à la déstructuration de gypses poreux dans le développement de cavités de dissolution
Résumé de la thèse en français
Les formations gypsifères rencontrées dans le sous-sol des banlieues nord-est de Paris présentent une dissolution naturelle par les eaux souterraines en écoulement. Cette dissolution induit une perte de matière solide créant des vides souterrains qui peuvent entraîner des désordres en surface. Un flux de particules de gypse ou d’insolubles induit par la dissolution, l’érosion ou la déstructuration de la roche peut amplifier la croissance d’une cavité par rapport à la seule prise en compte de la solubilisation du gypse. Ce mémoire cherche principalement à quantifier expérimentalement la cinétique de dissolution et le flux particulaire des faciès de gypse se différenciant par leur texture, porosité et teneur en insolubles. Des échantillons représentatifs des formations gypseuses du Priabonien (Ludien) et du Lutétien du périmètre de reconnaissance du projet du Grand Paris Express ont été utilisés. La mesure de la conductivité électrique d’une solution d’eau pure ou d’eau courante jusqu’à sa saturation par un disque de gypse tournant et immergé a permis de déterminer les paramètres de la loi cinétique de dissolution de chaque échantillon. Les résultats ont été analysés en fonction de la solution initiale, la température ainsi que de la texture du faciès et de la rugosité développée lors de la dissolution. Du fait de cette rugosité, la dissolution est dominée par le transport diffusif dans la couche limite. Les valeurs du taux de dissolution effectif sont comprises entre 2 et 12 mg/m²/s et donc plus faibles que celles du taux de dissociation du gypse minéral. Ces valeurs varient avec la teneur en insolubles et leur répartition. Les plus faibles correspondent à des gypses matriciels avec un recouvrement des grains de gypse par les insolubles. Une pondération a été définie pour obtenir des valeurs représentatives des conditions in situ. Les rôles de l’érosion et du transport particulaire lié à la dissolution du gypse ont été déterminés par des expériences de lessivage contrôlé avec une collecte des particules libérées. Les flux particulaires mesurés sont peu importants composées très majoritairement d’insolubles sensibles à l’érosion. Une valeur sécuritaire du taux de récession a été définie à partir du taux de dissolution et de la teneur en insolubles et de leur répartition. Pour étendre ces résultats aux conditions in situ, l’influence de la composition initiale de l’eau souterraine et de la minéralogie des insolubles a été étudiée à partir de simulations géochimiques et validées avec les analyses d’eaux réalisées pendant les expériences de disques tournants. Ils ont été appliqués sur deux sites pour évaluer un taux de récession effectif à partir de la porosité et la teneur en insolubles, mesurées ou estimées d’un gypse naturel et de l’indice de saturation de l’eau souterraine déterminé à partir de son analyse chimique.
Résumé de la thèse en anglais
The north-eastern suburbs of Paris are most prone to sinkhole development due to the natural dissolution of gypsum rocks in contact with groundwater flow. This dissolution induces a loss of solid material creating underground voids that can lead to surface disorders. A release of grains and their transport by the flow could very strongly increase the growth of the cavity compared to taking into account only the dissolution. Gypsum samples with different porosity and content of insoluble impurities were used to quantify experimentally the respective role of dissolution and particle transport processes in the formation of cavities in gypsum horizons. Rotating disk experiments allow us to determine the kinetic rate model parameters of each sample by measuring the electrical conductivity of a solution up to saturation. The results were analyzed according to the initial solution, the temperature as well as the texture of the facies and the roughness developed during dissolution. As a result of this roughness, dissolution is dominated by diffusive transport in the boundary layer. The effective dissolution rate values are found between 2 and 12 mg/m²/s, depend on the insoluble content and their distribution, and therefore lower than the dissociation rate of the gypsum mineral. The lowest values refer to the matrix textured gypsum with insoluble content that serves as coating for the gypsum grains. The impact of erosion and particle transport related to gypsum dissolution was determined by controlled leaching tests involving a collection of the released grains. For each gypsum facies tested, the particular flux is found low composed mostly of insoluble grains. The distribution of insoluble at the interface is found to have a large influence on the dissolution. To extend these results to in situ conditions, the influence of the groundwater composition and the mineralogy of the insoluble particles was studied from geochemical simulations and validated with water analyses during and at the end of the rotating disk experiments. These findings were applied on two sites to evaluate an effective recession rate using the measured or estimated porosity and insoluble content of a natural gypsum and the groundwater saturation index obtained from its chemical analysis.
Titre anglais : Quantification of the dissolution kinetics of natural gypsum and particle transport processes in the evolution of dissolution cavities
Date de soutenance : lundi 15 février 2021 à 14h00
Adresse de soutenance : MINES ParisTech 60 Boulevard Saint-Michel, 75006 Paris – à venir
Directeurs de thèse : Joël BILLIOTTE, Farid LAOUAFA
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Soutenance HDR de Sophie Guillon, Géosciences MINES ParisTech
Sophie Guillon, enseignante-chercheuse au sein de l’équipe Systèmes hydrologiques et réservoirs de Géosciences MINES ParisTech PSL, soutiendra son Habilitation à diriger des recherches (HDR), à 13h30, en visio-conférence.
Son sujet : “Approches couplées pour la caractérisation du fonctionnement biogéochimique en zone critique : \u000Bde la géochimie isotopique à la modélisation”.
Résumé
La zone critique, interface complexe et réactive entre les roches, le sol, l’eau et l’atmosphère, est actuellement soumise à une perturbation d’ampleur globale qu’il est essentiel de mieux comprendre pour mieux la modéliser et mieux appréhender l’avenir des services procurés à l’humanité. Une approche pluri-disciplinaire est développée pour caractériser le fonctionnement biogéochimique de la zone critique, en intégrant des observations à différentes échelles de temps et d’espace, et la modélisation comme outil de prédiction mais également d’aide à la gestion. Les isotopes stables de l’eau permettent de tracer les écoulements et de quantifier les flux d’eau depuis l’échelle locale jusqu’à celle du bassin versant.
Le métabolisme des écosystèmes aquatiques est un indicateur fonctionnel qui traduit aussi leur capacité de réponse à des perturbations. Les séries temporelles haute fréquence d’oxygène dissous ont été utilisées pour calculer le métabolisme de lacs (casiers Girardon, gravière, lacs expérimentaux de la plateforme PLANAQUA) de rivière (Seine, Orgeval).
Le suivi des isotopes du carbone inorganique est utilisé pour distinguer les sources d’origine biotique (minéralisation de la matière organique du sol ou en rivière) et abiotique (précipitation ou dissolution des carbonates, dégazage), à partir de l’exemple du bassin versant de l’Orgeval. Le fractionnement isotopique, à l’équilibre et cinétique, a été intégré dans le code de transport réactif HYTEC, développé à MINES ParisTech, avec une application aux isotopes du carbone dans le sol.