Optimisation géomécanique de la lixiviation in situ // Geomechanical stimulation of In Situ Leaching mining process

L'extraction de l'uranium est un processus minier qui devrait être aujourd'hui, comme tout processus minier, le moins nocif possible pour l'environnement. Parmi les possibilités, on trouve l'extraction sur site de l'uranium sous forme de soluté à l'aide d'un procédé de lixiviation, connu sous le nom de méthode de lixiviation in situ (ou récupération in situ). Une solution est injectée dans un puits, elle circule dans la formation et est ensuite extraite d'un autre puits. Les composants de l'uranium sont ensuite séparés à la surface. Le mécanisme de base en jeu est la solubilisation des composants solides de l'uranium à la suite d'une réaction de dissolution supposée quasi-instantanée par rapport au temps caractéristique de perméation du fluide dans la formation ou au temps caractéristique de diffusion des espèces de solutés dans la roche poreuse. Cette solution dépend toutefois de la perméabilité de la formation. L'optimisation de cette technique nécessite la mise au point de procédés visant à améliorer la perméabilité de la formation.

La fracturation hydraulique peut être utilisée pour favoriser la perméation du fluide circulant en créant des fractures qui servent de drains. Cette étude doctorale vise à explorer la fracturation dynamique en tant que technique d'optimisation. Le principal avantage est qu'au lieu de la propagation d'une fissure majeure, les charges dynamiques induisent des fissures distribuées, produisant ainsi un plus grand volume stimulé autour du puits. La fracturation à l'aide de décharges électriques pulsées ou de la combustion de gaz sera envisagée.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

The extraction of uranium is a mining process that should be today, like every mining process, as little as possible harmful for the environment. Among the possibilities is the on-site extraction of uranium in a solute form using a leaching process, known as In Situ Leaching (or In Situ Recovery) mining method. A solution is injected in a well, it circulates in the formation and then it is extracted from another well. After, uranium components are separated on the surface. The basic mechanism at stake is the solubilization of uranium solid components following a chemical reaction that is assumed quasi-instantaneous compared to the characteristic time of permeation of the fluid in the formation or to the characteristic diffusion time of solute species in the porous rock. This solution, however, relies on the permeability of the formation. Optimizing this technique calls for devising processes aimed at enhancing the permeability of the formation.

Hydraulic fracturing may be used to promote the permeation of the circulating fluid by creating fractures that serve as drains. This doctoral study intends to explore dynamic fracturing as an optimization technique. The major advantage is that instead of the propagation of a major crack, dynamic loads induce distributed cracks, thereby producing a larger stimulated volume around the well. Fracturing with pulsed electrical discharges or propellant combustion shall be considered.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Début de la thèse : 01/10/2025

Partenariat d'entreprises ou d'associations

Université de Pau et des Pays de l'Adour

211 Sciences Exactes et leurs Applications

Une bonne connaissance de la mécanique des milieux continus et de la modélisation constitutive des géomatériaux (modélisation hydromécanique) est essentielle. Le candidat doit avoir des connaissances suffisantes en mécanique informatique et il devra effectuer des calculs par éléments finis en dynamique sur des codes existants. L'anglais ou le français sera la langue de travail.
A good knowledge of continuum mechanics, constitutive modelling of geomaterials (hydromechanical modelling) is essential. The applicant should have sufficient knowledge in computational mechanics and he will have to run finite element calculations in dynamics on existing codes. English or French will be the working language.