Mise en service de l’installation Pearl et premiers essais

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Les premiers essais sur l’installation Pearl, mise en service le 27 novembre 2014 à Cadarache, vont avoir lieu début décembre. Cette installation vise à étudier expérimentalement la réinjection d’eau sur les débris d’un cœur de réacteur (REP) endommagé par un accident de fusion. Il s’agit in fine d’optimiser l’injection d’eau pour refroidir le cœur au mieux. De par sa taille et ses possibilités de paramétrage, l’installation Pearl est unique au monde. L’installation a été conçue dans le cadre du réseau d’excellence européen de recherche sur les accidents graves Sarnet.

L’installation Pearl sera utilisée dans le cadre du programme de recherche de l’IRSN « Renoyage de lits de débris », qui a pour but de mieux comprendre les écoulements d’eau et de vapeur au sein d’un milieu poreux à très haute température dans des conditions représentatives de celles d’un accident de fusion de cœur (ou accident grave).

En effet, si le circuit d’eau qui permet de refroidir le cœur du réacteur cesse de fonctionner de façon prolongée, les crayons de combustible constituant le cœur du réacteur vont être endommagés et une grande partie va former ce qu’on appelle un « lit de débris ». S’il n’est pas rapidement refroidi, cet amas va entrer en fusion et être de plus en plus en plus difficile à refroidir. Pour essayer de prévenir une telle évolution de l’accident, une des opérations préconisées consiste à réinjecter directement de l’eau sur le cœur, c’est le « renoyage ». L’objectif final du programme est de déterminer quelles sont les conditions d’injection qui permettent de refroidir le cœur de la manière la plus efficace en prenant en compte un risque acceptable vis-à-vis de l’enceinte de confinement (un risque d’explosion existe suite à la production d’hydrogène lors du renvoi d’eau).

L’installation Pearl (voir schéma ci-dessous) comprend un réservoir d’eau sous pression. Le lit de débris - matérialisé par un ensemble de 500 kg de billes métalliques, de même taille ou non - est chauffé par induction. Deux lignes permettent le renoyage par le haut ou par le bas en injectant de l’eau sur le lit de débris ; elles sont complétées par un générateur de vapeur qui permet de mettre le lit en atmosphère de vapeur avant la phase de renoyage. Une vanne permet d’ajuster la pression de du système jusqu’à 10 bar. Les paramètres d’expériences sont suivis par une instrumentation embarquée qui mesure les températures et les différences de pression au sein du lit de débris ainsi que le débit d’eau injecté, le débit de vapeur généré et la pression du système.

Schéma descriptif de l'installation Pearl © IRSN

Quatre campagnes d’essais sont prévues, dont certaines impliqueront l’installation Prélude :

• Campagne 1 (2014-2015) : Renoyage du lit de débris homogène (particules de même taille) - paramètres d’étude : débit, pression et température
• Campagne 2 (2016) : Effet des caractéristiques géométriques du lit de débris - paramètres d’étude : distribution du diamètre des particules et taille du by-pass
• Campagne 3 (2017) : Étude d’une zone compacte dans un lit de débris 
• Campagne 4 (2018) : Étude de l’effet de l’oxydation de matériaux métalliques et production d’hydrogène

Installation Pearl © IRSN