Offre de stage Master – Comparaison entre les analyses déterministes et probabilistes de l’aléa sismiques en termes de niveaux sismiques et d’évaluation de l’incertitude

6 mois à partir de janvier 2017 – Domaine : Évaluation de l’aléa sismique – Lieu : IRSN, Fontenay aux Roses (92)

Contexte :

L’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) a une mission d’appui technique pour l’Autorité de Sûreté Nucléaire. Au sein de l’Institut, le BERSSIN effectue des expertises dans le domaine de l’évaluation de l’aléa sismique pour les installations nucléaires de base.

La règle en vigueur pour l’estimation de l’aléa sismique est la règle fondamentale de sûreté (RFS 2001-01). La RFS 2001-01 est fondée sur une approche déterministe de l’évaluation de l’aléa sismique (DSHA, acronyme anglais) pour déterminer les mouvements sismiques à prendre en compte pour la démonstration de sûreté des installations. Les travaux menés dans ce stage contribueront à faire émerger des propositions qui contribueront aux échanges sur les évolutions possibles de la RFS.

Le but du stage proposé est d’investiguer la sensibilité d’un calcul d’aléa pour un site localisé à proximité d’un système de failles en tenant compte des incertitudes associées. Pour répondre à cette question le stage se déroulera en deux étapes :

• Dans un premier temps, une étude des équations prédictives du mouvement sismique (GMPEs, acronyme anglais) sera conduite pour les conditions d’un site localisé à l’aplomb d’un plan de faille.
• Dans un second temps, une comparaison en termes de mouvements sismiques sera réalisée entre des évaluations probabiliste et déterministe de l’aléa.

L’estimation du mouvement sismique, à l’aide des GMPEs est entachée d’incertitudes dérivant d’une part du calcul statistique (écart-types), d’autre part de la disponibilité d’un nombre important de GMPEs de plus en plus complexes, qui requièrent la définition d’un nombre croissant de paramètres. En particulier, ces GMPEs complexes prennent en compte la dimension, la profondeur et le pendage du plan de faille (hypothèse de source étendue), l’azimut du site par rapport au plan de faille (effets de hanging wall) et les effets liés à la directivité. En théorie, ces modèles semblent les plus adaptés pour la prédiction du mouvement à proximité d’une faille, toutefois leur mise en œuvre est ardue car il est difficile de renseigner tous les paramètres nécessaires, notamment lorsque les informations sur les sources sismiques sont très incomplètes. Cela mène à une exploration de l’incertitude sur les paramètres d’entrée qui se traduit par la prédiction de plusieurs niveaux du mouvement sismique. Une analyse des bases de données qui ont servi au développement des GMPEs, permettra une meilleure compréhension de la nature (en termes de métadonnées ainsi que de propriété du signal sismique) des enregistrements à proximité des failles qui contraignent ces équations.

La seconde question soulevée par le stage concerne la stratégie à adopter pour comparer la distribution des spectres déterministes avec des spectres issus d’une évaluation déterministe de l’aléa fondée sur des modèles physiques de la rupture ainsi qu’avec la distribution de spectres probabilistes. Le chantier d’étude envisagé est le Fossé Rhénan pour lequel des calculs d’aléa probabiliste avec une approche par faille, et des simulations du mouvement sismique sont d’ores et déjà disponibles.

Ce stage s’inscrit dans le cadre du projet SINAPS@ (Séisme et Installations Nucléaires : Améliorer et Pérenniser la Sûreté), coordonné par le CEA et financé par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) dans le cadre du programme “Investissements d’avenir” (SINAPS @ référence n ° ANR-11-RSNR-0022)

Descriptif du stage :

Le stage comprendra les tâches principales suivantes:

• Synthèse des informations disponibles dans la littérature ou fournies par le BERSSIN (GMPEs, méthode d’évaluation de l’aléa déterministe et probabiliste, travaux sur le Fossé Rhénan);
• Choix de scénarii déterministes (magnitude, distance) à l’aplomb d’une ou plusieurs failles;
• Application des GMPEs, cette étape prévoit le développement de codes pour la mise en œuvre des GMPEs prenant en compte la directivité;
• Analyse des bases de données NGA et RESORCE : analyse des métadonnées et comparaison entre les spectres issus des enregistrements avec les mouvements prédits par les GMPEs.
• Construction d’un arbre logique pour l’exploration des incertitudes ; caractérisation des distributions de mouvement sismique ;
• Comparaison avec un calcul DSHA basé sur la physique de la rupture et un calcul PSHA faille ;
• Rédaction d’un rapport de synthèse et présentation des travaux réalisés sous forme de séminaires.

Les outils actuellement disponibles au BERSSIN sont développés en Python, la connaissance de ce langage de programmation est indispensable. À défaut, une bonne connaissance de MATLAB permet d’apprendre rapidement Python.

Modalités pratiques :

• Contact : lancieri@irsn.fr,
• Informations concernant l’IRSN : irsn.fr.
• Gratification : 1 200 € / mois, prise en charge partielle des frais de transport en commun.
• Lieu : Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN)
  au sein du Bureau d’Evaluation des Risques Sismiques pour la Sûreté des INstallations (BERSSIN)
  du Service de Caractérisation des Sites et des Aléas Naturels (SCAN)

Nota Bene :

Le recrutement au sein de l’IRSN reste subordonné à un retour favorable de l’enquête de sécurité. Compte tenu des temps nécessaires à la constitution du dossier et au déroulement de l’enquête de sécurité le calendrier prévu est le suivant :

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