Etude des régimes de combustion dans un environnement sous-oxygéné et à haute température - Application aux sources d’incendie situées en hauteur dans un compartiment mécaniquement ventilé

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Laboratoire d'accueil : Laboratoire d'expérimentation des feux (Lef)

Date de début : octobre 2020

Le sujet de recherche porte sur la thématique des incendies dans les installations nucléaires et plus particulièrement pour les scenarios impliquant un combustible dans un environnement confiné et ventilé mécaniquement. Les objectifs sont l’amélioration des connaissances, le développement de données expérimentales permettant le développement et la validation des outils de calcul. Plus précisément, le sujet de recherche s’insère dans le cadre des actions de recherche destinée à l’amélioration de l’évaluation des risques liés aux incendies dans les installations nucléaires.

Ce sujet de thèse aborde la thématique des régimes de combustion dans une ambiance appauvrie en oxygène et pour des niveaux de température du milieu externe important dans le cadre d’une enceinte ventilée. Il s’agit d’étudier les effets combinés et opposés de la réduction d’oxygène et de l’augmentation de la température sur les mécanismes de combustion. La configuration étudiée est celle d’un foyer positionné en partie haute d’un local, dans une région chaude et viciée.

Ce scénario présente l’avantage de reproduire les conditions recherchées (viciation de l’air et température élevée) mais également d’être représentatif d’une configuration largement présente dans les installations nucléaires (foyer de chemin de câble par exemple). La démarche envisagée repose principalement sur une approche expérimentale à échelle réduite dans le dispositif existant NYX de l’IRSN. La réduction d’échelle permet la réalisation d’un plus grand nombre d’expérimentations, une plus grande maitrise des conditions aux limites ainsi que la possibilité de mettre en place des techniques de mesure avancées.

Parallèlement à ces travaux expérimentaux, une approche, théorique sera menée afin d’identifier les paramètres d’étude et de développer les approches corrélatives permettant de relier le taux de combustion avec les niveaux de concentration en oxygène et de température. Egalement, des simulations numériques détaillées seront réalisées avec le code CFD ISIS de l’IRSN afin d’améliorer la compréhension des différents régimes de combustion caractérisés expérimentalement. Une évolution des modèles pourra être proposée permettant de prédire les régimes de combustion. Ce travail doit permettre d’améliorer significativement les capacités de prédiction des foyers dans des ambiances sous-oxygénées et à haute température.