Impact des échanges radiatifs dans le refroidissement des centrales nucléaires sous condition accidentelle

Jonathan Gérardin a soutenu sa thèse le 28 septembre 2012 à Nancy.

L'Accident de Perte de Réfrigérant Primaire (APRP) est un accident de référence pour la sûreté des Réacteurs à Eau Pressurisée (REP). Son étude permet de dimensionner les systèmes de sécurité présents dans les réacteurs nucléaires. La phase de renoyage d'un APRP est un phénomène multiphysique où interviennent les effets de l'évaporation, de la turbulence, du transfert radiatif... L'IRSN l'étudie à l'aide du code de CFD appelé Neptune_CFD. Ce logiciel doit être doté d'un modèle de transfert radiatif. Le problème du transfert radiatif peut être découpé en deux sous problèmes, l'un concernant l'évaluation des propriétés radiatives du milieu et le second concernant la résolution du transfert radiatif. Les propriétés radiatives ont été calculées en utilisant la théorie de Mie pour les gouttelettes et le modèle C-k pour la vapeur d'eau. On obtient un milieu absorbant, diffusant de façon anisotrope, émissif, non gris et non homogène. De plus, la grande gamme possible au niveau des propriétés de l'écoulement (diamètre et concentration des gouttelettes, température et pression de la vapeur) peut donner un milieu optiquement fin ou optiquement épais. Il faut donc une méthode de résolution du transfert radiatif efficace pour toutes les conditions observées dans un APRP tout en ayant un temps de calcul raisonnable du fait du couplage avec les autres modes de transferts. La méthode IDA, dérivée de l'approximation P1, a été choisie. Son niveau de précision a été validé sur des cas tests académiques et sur une expérimentation. Des simulations en condition APRP ont ensuite été effectuées, confirmant que le transfert radiatif n'est pas négligeable dans cet accident.