Modélisation des interactions entre gouttes en environnement hostile

Arnaud Foissac a soutenu sa thèse le 7 décembre 2011 à Gif-sur-Yvette.

Dans la situation accidentelle d’une perte de refroidissement d’un réacteur nucléaire, l’enceinte de confinement est amenée à monter en pression par rejet de vapeur, de gaz issus de produits de fission et aussi de gaz explosifs, comme le dihydrogène, issus de réactions chimiques dans le circuit primaire. La procédure prévoit la mise en route du système d’aspersion, constitué de centaines de buses d’injection, destiné à faire diminuer la pression et la température, rabattre les aérosols radioactifs et brasser le mélange gazeux pour éviter des surconcentrations locales d’hydrogène pouvant mener à une explosion. L’efficacité du système d’aspersion peut dépendre de la taille et de la vitesse des gouttes provenant de ces buses. Or, l’évolution de ces paramètres dépend des collisions entre gouttes (les enveloppes des jets peuvent se croiser). Ce travail modélise la polydispersion en taille et en vitesse des gouttes et son évolution due aux collisions, puis implémente ces modèles dans le code eulérien NEPTUNE_CFD. La méthode des sections est choisie, et la collision est modélisée à partir des résultats obtenus sur un banc expérimental permettant l’étude de la collision binaire de gouttes dans les conditions typiques d’un accident grave de réacteur nucléaire. La simulation des sprays générés par le système d’aspersion a ensuite été menée, et comparée avec les résultats expérimentaux issus d’un banc destiné à la caractérisation des nuages de gouttes à grande échelle. Un bon accord est observé. Ces résultats constituent donc une première étape dans la simulation complète du mélange gazeux dans le bâtiment réacteur en situation d’aspersion.