Café thésard : Étude du refroidissement d’un assemblage combustible par un écoulement vertical vapeur/gouttes à l’échelle d’un sous-canal

Le prochain Café thésard sera animé par Juan Esteban Luna, qui présentera son sujet de thèse : Étude du refroidissement d’un assemblage combustible par un écoulement vertical vapeur/gouttes à l’échelle d’un sous-canal

Lors d’un Accident de Perte de Réfrigérant Primaire (APRP), une augmentation de la température du combustible ainsi que la chute de la pression dans le cœur peut survenir et éventuellement conduire à des déformations importantes voire à la rupture des gaines des crayons de combustible. Par conséquent, l’efficacité des systèmes de sécurité peut être compromise. La compréhension de l’ensemble de ces phénomènes constitue un enjeu de sûreté important, c’est pourquoi, l’IRSN développe le logiciel DRACCAR dont l’objectif est de reproduire l’ensemble des phénomènes mécaniques, chimiques et thermohydrauliques d’un APRP.

Les outils de simulation comme DRACCAR ont besoin d’être confrontés à des résultats expérimentaux. C’est dans ce cadre que s’inscrit la présente thèse. D’un point de vue thermohydraulique, il est essentiel que DRACCAR puisse simuler de manière précise les différents mécanismes de transfert de chaleur se produisant au niveau d’un sous-canal d’un assemblage. Le but de cette thèse est de contribuer à l’amélioration des modèles de DRACCAR et à la validation du logiciel. Pour cela, des essais expérimentaux sont réalisés sur la boucle COLIBRI, permettant de reproduire l’écoulement fluide caractéristique d’un APRP dans un sous canal partiellement bouché et les échanges parois/fluides s’y déroulant. Cette installation, développée lors d’une précédente thèse (Peña Carillo, 2018), est associée au logiciel (NECTAR) dédié à la modélisation des phénomènes couplés de transfert de chaleur et de masse, ainsi qu’à la dynamique des gouttes dans la section d’essais de COLIBRI. Ce logiciel permet d’analyser les résultats COLIBRI mais aussi de tester différents modèles physiques avant éventuellement de les intégrer dans DRACCAR.

Afin d’étudier un large spectre de conditions thermohydrauliques, il a été nécessaire d’apporter des modifications à la boucle COLIBRI (Fig. 1). Ces modifications ont permis d’une part d’augmenter la fraction volumique des gouttes et de la température de vapeur injectée, jusqu’à 5.10^-3et 500°C respectivement, contre 10^-4 et 160°C initialement. De plus, un by-pass de vapeur a été mis en place pour prendre en compte l’effet de la déviation préférentielle du débit de vapeur vers les sous-canaux moins bouchés. La campagne d’essais prévue avec cette nouvelle configuration sera réalisée début 2021. En parallèle, de nouveaux modèles ont été introduits dans le logiciel NECTAR afin de pouvoir simuler les nouveaux essais COLIBRI. Ces modèles permettent notamment de tenir compte de possibles interactions entre les gouttes dans le calcul des transferts thermiques dues à la plus grande fraction volumique. Une fois les essais COLIBRI réalisés et analysés avec NECTAR, la prochaine étape sera de valider le logiciel DRACCAR sur ces essais.

Ce café thésard aura lieu par visio avec Microsoft Teams en cliquant sur ce lien.