Mécanismes de transfert aéraulique au travers d'ouvertures d'enceintes de chantier : évaluation de la contribution du comportement aérodynamique des aérosols au phénomène de rétrodiffusion

Le sujet de doctorat s'inscrit dans le cadre d'une collaboration entre l'IRSN, EDF et l'IMFT sur les critères aérauliques appliqués au confinement dynamique des matières radioactives dans une enceinte de chantier nucléaire, de type sas vinyle. La technique de confinement dynamique est mise en oeuvre dans de nombreux secteurs industriels, dès lors que le confinement statique n'est pas suffisant pour protéger les opérateurs d'une exposition à des polluants. Cette technique consiste à limiter la propagation des polluants présents à l'intérieur d'un espace de travail partiellement fermé, en créant, au moyen d'un système d'extraction d'air, une différence de pression suffisante pour induire des écoulements d'air vers l'intérieur de l'enceinte. Pour minimiser la rétrodiffusion d'un polluant vers l'extérieur de l'enceinte, plusieurs critères aérauliques sont généralement appliqués en fonction du risque et du type de dispositif de confinement. Cependant, différents travaux menés à l'IRSN ou dans la littérature ont montré que les valeurs préconisées notamment dans la norme 150 17873 pour ces critères aérauliques ne permettaient pas de garantir systématiquement l'absence de rétrodiffusion et notamment en présence de perturbations dues par exemple à un dégagement thermique à l'intérieur de l'enceinte, à des déplacements d'air internes ou externes, ou à des effets de sillage liés à la présence d'obstacles.

L'objectif de la thèse est principalement d'évaluer la capacité des logiciels CFD à rendre compte des phénomènes transitoires de la rétrodiffusion d'un polluant particulaire au niveau d'une ouverture souple de faible épaisseur présente accidentellement ou non sur la paroi d'un sas vinyle. L'enjeu est de disposer à terme, d'outils aptes à l'évaluation de la robustesse du confinement dynamique de telles enceintes, prenant en compte les différentes perturbations susceptibles d'exister, notamment lors des opérations de démantèlement. Le candidat devra présenter une appétence tant pour les méthodes numériques que pour les méthodes expérimentales car les travaux de thèse proposés comporteront ces deux volets à mener simultanément afin d'évaluer la contribution du comportement aérodynamique des aérosols au phénomène de rétrodiffusion diagnostiqué au travers d'ouvertures, et de confronter les résultats des simulations numériques aux données expérimentales. Il s'agira in fine d'évaluer la capacité des différents logiciels testés à reproduire les phénomènes transitoires identifiés lors des essais. Les données expérimentales seront d'abord acquises sur un dispositif à échelle réduite, puis sur un sas réel, sur lesquels seront mises en oeuvre des techniques récentes de vélocimétrie et imagerie laser ainsi que des techniques de traçage gazeux et particulaire (production et mesures de concentration en gaz et particules).