Progress Report on Target Development

The present document is the D08 deliverable report of work package 1 (Target Development) from the MEGAPIE TEST project of the 5th European Framework Program. Deliverable D08 is the progress report on the activities performed within WP 1. The due date of this deliverable was the 5th month after the start of the EU project. This coincided with a technical status meeting of the MEGAPIE Initiative, that was held in March 2002 in Bologna (Italy). The content of the present document reflects the status of the MEGAPIE target development at that stage. It gives an overview of the Target Design, the related Design Support activities and the progress of the work done for the safety assessment and licensing of the target

Inertage et valorisation des sédiments de dragage marins

Dredging is a necessary maintenance operation on harbours, access channels and rivers. Dredged volumes are significant and heavy metals and organic pollutants contaminate a large part of them. Their management has become an environmental and economical concern for a large number of countries. The Novosol® process, developed by Solvay, offers a reliable solution for the treatment of sediments. This process is divided into two distinct parts: phosphatization to stabilise heavy metals and calcinations in order to eliminate organic matter. As a result, sediments, treated like this, can be regarded as a new product which could be valorisable.The feasibility of sand substitution in cementitious materials has been investigated in this study.A characterisation study of this new material was performed and has revealed a low strength, a high porosity and amount of absorbed water, and a coating of fine particles. For both strength and permeability, standard levels of performances were reached for substituted mortars. This was attributed to the improvement of compactness, hydration and paste aggregate interface quality. Characteristics such as high porosity and drying shrinkage have underlined the restrictions on application area. A durability study focused on the impact of various parameters on the performances and resistance to aggressive conditions such as freeze/thawing cycles or sea water exposure was performed. It demonstrated the importance of the granulometry of the substitution to reduce porosity and increase material durability.The study proved the practical feasibility of treated sediment introduction in cement based materials and the quality of the produced material.L'accumulation des sédiments au fond des cours d'eau et des ports pose un problème économique et environnemental. En effet, les particules les plus fines fixent une contamination à la fois organique (HAP, PCB, hydrocarbures) et inorganique (métaux lourds). Une législation de plus en plus sensible à la protection de l'environnement réglemente désormais le dragage et le relargage des sédiments. La société Solvay a mis au point un procédé de traitement baptisé Novosol®, basé sur l'immobilisation des métaux lourds par phosphatation et sur l'élimination des matières organiques par calcination.La valorisation des sédiments traités comme granulat de substitution dans les matériaux à matrice cimentaire fait l'objet de ce travail de thèse.La caractérisation de ces granulats a révélé une porosité et une absorption d'eau très élevées. Constitués par l'agglomération de particules plus fines ils se révèlent friables. Cependant, utilisés en substitution d'un sable de Seine classique pour la confection d'un mortier, l'étude expérimentale de valorisation a montré des gains de résistance à la compression uniaxiale, et ce, même pour une substitution complète du sable. Ces gains ont été attribués au phénomène de cure interne, à l'amélioration de l'interface pâte granulat ainsi qu'à un effet filler. Cela pourrait également expliquer la réduction observée de la perméabilité au gaz. La déformabilité des granulats conduit toutefois à un retrait de dessiccation élevé. Une formulation appropriée permet également l'obtention d'un matériau durable vis-à-vis, notamment, du gel/dégel ou de l'exposition à l'eau de mer.La valorisation dans les matériaux cimentaires est donc envisageable

Inertage et valorisation des sédiments de dragage marins

LILLE1-BU (590092102) / SudocVILLENEUVE D'ASCQ-ECLI (590092307) / SudocSudocFranceF

Elaboration d'un essai de percolation ascendante sur materiau monolithique

Cette étude s’inscrit dans une démarche plus générale dont le but est d’améliorer la caractérisation environnementale de déchets valorisés dans le domaine du Génie Civil. Cet article présente la mise au point d’une méthode d’évaluation des caractéristiques hydrodynamiques d’un échantillon monolithique lors d’un essai de percolation. L’étude vise à identifier les surfaces de contact du matériau mise en jeu pendant la percolation par un traçage non réactif, afin d’évaluer l’influence des propriétés des matériaux sur le relargage de polluants

Porosity and Permeability Evolution with Deviatoric Stress of Reservoir Sandstone: Insights from Triaxial Compression Tests and In Situ Compression CT

Porosity and permeability are the two most important characteristics of underground gas storage in sandstone reservoirs. Injection of gas into reservoir rocks will cause rock deformation. The deformation will influence the porosity and permeability properties of the rocks. We investigate the evolution of these two properties of storage sandstone by triaxial compression tests and a uniaxial in situ compression CT test. As the deviatoric stress increases, the sandstone is compressed firstly (porosity reduction) and then dilates (porosity enhancement). With the increase in confining stress, the occurrence of volumetric dilation will be delayed. Trapped porosity of this sandstone at different deviatoric stresses is very small (0.122%-0.115%) which indicates that nearly all pores are connected. During the compression stage, the decrease in permeability is related to compression of pores and microcracks. During the volumetric dilation stage, it is related to increase in tortuosity. This interpretation can be confirmed by observations of in situ compression CT. The permeability evolution estimated by pore network modeling is consistent with macroscopic testing results

Mise au point d'un essai de caractérisation environnementale sur matériau monolithique par percolation ascendante

Les normes en vigueur de la caractérisation environnementale des déchets s appuient sur l analyse de granulats ou réduits en poudre. La modification de propriétés du matériau risque de fausser le relargage d éléments polluants. L objectif principal de ce travail de thèse est de mettre au point une méthodologie de lixiviation sur matériau monolithique.Des formulations cimentaires de type mortier ou sous-couche routière incorporant des sédiments traités par le procédé NOVOSOL® (STN) ont été réalisées. Leur caractérisation montre l augmentation de la porosité et la surface lors de l ajout de STN. Les caractéristiques mécaniques sont proches de celles des matériaux de type routier.Une longue phase de mise au point a permis de concevoir la cellule d essai et le protocole permettant de tester des matériaux monolithiques en percolation à débit contrôlé. Un protocole de traçage couplé à une modélisation par un logiciel de transport permet de déterminer les caractéristiques hydrodynamiques des matériaux durant percolation.Les résultats d'essais mettent en évidence la bonne stabilité des métaux lourds contenus dans les STN comparés aux métaux apportés par le liant cimentaire. Ainsi, pour certains métaux, l introduction de STN tend à diminuer les quantités relarguées, pour d autres la teneur en polluant des percolats soit stable, soit en augmentation. Même si la complexité des phénomènes mis en jeu nous amène à considérer les données avec précaution, certains résultats tendent à montrer l existence d un lien entre surface de contact et relargage. La comparaison des résultats obtenus en laboratoire et des mesures réalisés in situ atteste de la représentativité du test mis au pointThe standards of environmental characterisation of wastes recommend the sieving of granular material or the crushing of monolithic material to match a required granulometry. The modification of material characteristics is likely to distort the release of pollutants. The main objective of this thesis is to develop a methodology to test monolithic material by percolation.Various mortar-type and/or under-layer road-type materials incorporating sediment treated by the process NOVOSOL® (STN) designed by the Solvay company have been designed. Their characterization has highlighted the increase of porosity, the decrease of bulk density and the increase of specific area with the addition of STN. The mechanical properties are close to those expected for road type materials.The use of a reference material has allowed designing the test cell and the protocol for testing monolithic materials in percolation with a controlled rate of flow. A breakthrough protocol using an inert salt coupled with a transport modelling software has also been defined, to determine the hydrodynamic characteristics of materials during the percolation.The results of tests showed a good stability of heavy metals contained in the STN compared to metals carried by the cement binder. Thus, for some metals, the introduction of STN tends to reduce the leached quantities, for others, the content of pollutant of leachates either stable or increasing. Despite the complexity of the involved phenomena, some results tend to prove the relation between specific area and heavy metals leaching. Comparison of laboratory results and measurements made in situ demonstrates the representativeness of the test developedVILLENEUVE D'ASCQ-ECLI (590092307) / SudocSudocFranceF

About adsorption effects on the poroelastic properties and gas permeability of COx claystone

International audienceArgillaceous rocks have long been selected as privileged host rock candidates for the nuclear waste disposal. For the sake of evaluating the sealing capacity of these natural barriers, one urgent issue is to study the poromechanical properties of them in the long-term gas migration process. As the key parameter of poroelasticity, Biot’s tensor of argillaceous rocks should be firstly studied. In this paper, a series of poromechanical tests was firstly carried out to measure Biot’s tensor components. ‘Non-logical’ values that Biot’s tensor components were larger than unity (1.0) were obtained in the tests. It was then suspected that the process of injecting pore pressure is not a purely poromechanical problem. In order to deeper study about these values, complementary poromechanical tests were handed on two samples with helium and argon or helium and carbon dioxide (CO2), respectively, to confirm the adsorption-swelling phenomenon. The results showed that Biot’s tensor components are obviously affected by the gases used, which is owing to their different adsorption capacities. To evaluate these swelling affect consequences, a series of permeability and triaxial compression tests was performed with different type of gases. The results obtained reveal that gas adsorption-swelling deeply effect the transport and (poro)mechanical properties of argillite

Stress effects on the relative permeabilities of tight sandstones

International audienceThis note deals with the study of stress-sensitive relative permeability experimentally observed in low permeable sandstones. These sandstones are made up of quartz grains surrounded by permeable interfaces between grains and pores. A micromechanical model of relative permeability behaviour under loading highlights the role of the closure of interfaces. Morphological models adapted to permeable sandstones show conversely that the relative permeabilities do not depend on the loading.Cet article est consacré à la modélisation de la sensibilité de la perméabilité relative au confinement observée expérimentalement pour les grès de faible perméabilité. Ces grès sont décrits comme un assemblage de grains de quartz entourés de joints perméables et de pores. Un modèle micromécanique de comportement de la perméabilité relative sous chargement met enévidenceenévidence le rôle de la fermeture des interfaces. Les modèles morphologiques adaptés aux grès perméables montrent inversement que les perméabilités relatives ne dépendent pas du chargement

Caracterisation des proprietes de transport convectif en regime diphasique de supports de GDL

La gestion des transferts hydriques au sein des coeurs (AME) des piles à combustible à hydrogène de type PEFMC est aujourd'hui une question critique vis-à-vis de ses performances. Les propriétés de transfert convectif en régime d'écoulement monophasique (au gaz) sont connues, dans le plan et perpendiculairement au plan des supports de GDL, partie constitutive de l'AME. L'originalité de notre travail est de caractériser expérimentalement ces propriétés dans le cas diphasique (eau+gaz)