Ambient noise tomography of the Rhone Valley sedimentary basin and prediction of site effects at the Tricastin nuclear plant

Février - Juin 2025

Sujet du stage :
L’objectif de ce stage est de développer un modèle tomographique permettant de quantifier les effets de site autour de la centrale nucléaire de Tricastin. En effet, Tricastin est située à l’aplomb d’un ancien canyon rempli de sables et d’argiles, ce qui génère une forte amplification du mouvement sismique. Plusieurs études ont montré que la réponse du bassin est contrôlée par la forme des bords du bassin, le contraste des propriétés du sol entre l’intérieur et l’extérieur de celui-ci, ainsi que par la provenance du champ d’onde incident.

L’enjeu de ce stage est de construire un modèle tomographique de la vitesse des ondes S ainsi que de leur incertitude, suffisamment bien résolu pour simuler numériquement le mouvement sismique de manière réaliste. Il s’agira de contribuer au développement de méthodes d’imagerie probabiliste permettant de quantifier les incertitudes du modèle obtenu. En particulier, les bords du bassin peuvent réfléchir, diffracter ou réfracter les ondes et les piéger, ce qui est traditionnellement difficile à simuler numériquement. Il s’agira donc de tester des approches permettant d’identifier clairement les bords du bassin.

Dans le cadre du projet DARE, 400 nodes ont été déployés pendant un mois, ainsi que 50 stations large bande pendant 9 mois. Ce jeu de données exceptionnel sera utilisé pour imager le bassin à partir de corrélations de bruit de fond sismique et d’inversion probabiliste. Le site de Tricastin est une zone d’étude particulièrement pertinente pour ce sujet. Outre l’enjeu lié à la présence de la centrale, nous disposons d’un modèle géologique du bassin, et les effets de site ont pu être évalués grâce à la sismicité, ce qui permettra à terme de comparer les effets de site prédits par le modèle et la réponse du bassin à de vrais séismes.

Subject of internship :
The aim of this internship is to develop a tomographic model to quantify site effects around the Tricastin nuclear power plant. Tricastin is located in an ancient canyon filled with sands and clays, which generates a strong amplification of the seismic movement. Several studies have shown that the basin response is controlled by the shape of the basin edges, the contrast in soil properties between the inside and outside of the basin, and the source of the incident wave field.

The challenge of this internship is to build a tomographic model of S-wave velocity and its uncertainty that is sufficiently well resolved to simulate seismic motion realistically. The aim is to contribute to the development of probabilistic imaging methods enabling the uncertainties of the model obtained to be quantified. In particular, the edges of the basin can reflect, diffract or refract waves and trap them, which is traditionally difficult to simulate numerically. The aim is therefore to test approaches that clearly identify the edges of the basin.

As part of the DARE project, 400 nodes were deployed for one month, along with 50 broadband stations for 9 months. This exceptional dataset will be used to image the basin using seismic noise correlations and probabilistic inversion. The Tricastin site is a particularly relevant study area for this topic. In addition to the presence of the power plant, we have a geological model of the basin, and site effects have been assessed using seismicity data, which will eventually enable us to compare the site effects predicted by the model with the basin’s response to real earthquakes.