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

​

Laboratoire d'accueil : Laboratoire Incertitudes et modélisation des accidents de refroidissement (LIMAR)

Date de début de thèse : octobre 2019

Nom du doctorant : Juan Esteban LUNA

Descriptif du sujet

L’un des accidents de dimensionnement d’un réacteur à eau pressurisée est l’Accident de perte de réfrigérant primaire (APRP). L’évènement initiateur d’un tel accident est une brèche sur le circuit primaire du réacteur entrainant une perte de l’inventaire en eau, une augmentation de la température des crayons combustible du cœur du réacteur, puis un assèchement des assemblages combustibles. Sous l’effet de la pression interne dans les crayons combustibles, les gaines peuvent alors se déformer et des zones bouchées apparaissent dans les assemblages entre les crayons déformés. Ces zones vont avoir un impact sur l’efficacité de refroidissement du cœur par les systèmes de secours lors de la phase dite de « renoyage ».
 
 
Le banc expérimental (i.e. COLIBRI, Figure 1) développé lors d’une précédente thèse (Pena Carrillo, 2018) permet de caractériser la capacité de refroidissement d’un assemblage combustible partiellement bouché par un écoulement diphasique de vapeur et de gouttes. La section d’essai via l’utilisation d’un tube venturi reproduit un canal fluide formé par quatre crayons combustible déformés. Plusieurs configurations géométriques de la zone bouchée, caractéristiques d’un APRP, ont été testées (longueur et taux de bouchage). L’analyse thermohydraulique de l’écoulement diphasique est réalisée par trois techniques optiques : l’anémométrie phase Doppler (PDA) pour mesurer la distribution en vitesse et diamètre des gouttes, la fluorescence induite par laser (LIF) pour mesurer la température des gouttes, et la thermographie infrarouge (IRT) afin d’estimer le flux de chaleur extrait par l’écoulement diphasique lors du refroidissement. Le dispositif a permis d’obtenir de nombreux résultats avec des débits de vapeur et de gouttelettes imposées.
 
Le premier objectif de l’étude est de compléter ces résultats expérimentaux dans des conditions plus représentatives de l’APRP (surchauffe plus importante de la vapeur et possibilité de bypass du canal en amont de la zone de bouchage). Le second objectif est d’identifier précisément et de quantifier les différents mécanismes de transfert de chaleur se produisant au niveau d’un sous-canal d’un assemblage combustible, d’améliorer la modélisation de ces mécanismes et d’implémenter les modèles physiques correspondant dans le logiciel DRACCAR afin de consolider sa validation sur les problématiques de renoyage.