Etude d'un accident de criticité mettant en présence des crayons combustibles et de l'eau hors réacteur de puissance.

Laurent Beloeil
Thèse de doctorat de l'Université d'Aix-Marseille I
Soutenue le 30 mai 2000

Il est possible d'imaginer de nombreuses situations accidentelles, certes hautement improbables, où des crayons combustibles seraient mis au contact d'eau dans des conditions proches des valeurs atmosphériques. Ce travail est consacré à la modélisation et la simulation des premiers instants de l'excursion de puissance qui peut résulter de telles configurations. Nous montrons que, pour les accidents les plus sévères, l'effet de vide est une contre-réaction prépondérante. La formation d'un film de vapeur à la paroi des crayons est ensuite mise en évidence et confirmée à l'aide d'expériences de chauffage électrique transitoire. Puis, nous proposons une modélisation de l'écoulement vapeur/liquide permettant de traduire l'évolution du taux de vide. La lame de vapeur est traitée comme un milieu compressible. Les bilans de conservation y sont résolus sur un maillage mobile et selon un schéma bidimensionnel et des conditions aux limites qui tiennent compte des phénomènes interfaciaux et des possibilités de fuite axiale. Les mouvements du liquide sont traduits par une équation intégrale instationnaire dans laquelle est introduit un terme de dissipation adaptée à la géométrie particulière de l'écoulement. La pénétration de l'énergie à travers le liquide est également calculée. Les modules aérodynamiques et hydrodynamiques couplés donnent alors des résultats en très bon accord avec les expériences. Les phénomènes neutroniques, leurs contre-réactions, mais aussi la répartition de puissance à travers le crayon sont ensuite traduits numériquement. Pour chaque module développé, des tests de validation sont présentés. Les premières secondes de l'accident de criticité dans son ensemble peuvent alors être simulées. Même si l'outil de calcul obtenu n'est qu'un moyen d'étude pour une première approche du problème posé, les simulations réalisées se révèlent cohérentes avec les éléments rapportés sur les accidents connus à ce jour.


Mots clefs - Accident de criticité, risque de criticité, excursion de puissance, insertion de réactivité, réacteur piscine, couplage par effet de vide, film compressible, ébullition transitoire en film.