Etude expérimentale de l’hydrodynamique du barbotage pour différents régimes : applications au piégeage des iodes en situations de FCVS et RTGV
Mohamad FARHAT a soutenu sa thèse le 13 décembre 2022 à Cadarache.
Jury
Sabine RODE, Rapportrice, Professeure, Université de Lorraine (ENSIC)
Nicolas RIMBERT, Rapporteur, Professeur, Université de Lorraine (LEMTA)
Véronique ROIG, Examinatrice / Présidente du jury, Professeure, Université de Toulouse (IMFT)
Olivier VAUQUELIN, Directeur de thèse, Professeur, Université d’Aix-Marseille (IUSTI)
Maxime CHINAUD, Co-directeur de thèse, Maître de conférences, Université d’Aix-Marseille (IUSTI)
Philippe NERISSON, Invité, Tuteur IRSN, Ingénieur de recherche, IRSN Cadarache
Le barbotage (pool scrubbing) est un mécanisme de filtration qui vise à réduire le rejet de produits de fission tels que l’iode dans différents scénarios d'accidents nucléaires sur un réacteur à eau pressurisée, notamment pour la gestion des accidents (FCVS : Filtered Containment Venting System), ou dans les cas de rupture de tube de générateur de vapeur (RTGV). L'injection du gaz à travers un bain liquide conduit au piégeage des produits de fission par des mécanismes de rétention, à savoir un ensemble de processus physiques et chimiques. Cette thèse vise à caractériser l'hydrodynamique du barbotage pour différentes conditions d’écoulement (caractérisées par le nombre de Weber), ainsi qu’à quantifier le piégeage de plusieurs composés iodés.
Deux campagnes expérimentales ont été réalisées, l'une à l'IUSTI-Marseille principalement pour développer les méthodes hydrodynamiques, et l'autre à l'IRSN-Cadarache (TYFON). Des essais couplant les mesures hydrodynamiques et celles du facteur de décontamination ont été effectuées, permettant ainsi d'étudier le piégeage de différents composés iodés (CH3I gazeux, I2 gazeux, et CsI aérosols).
L'hydrodynamique dans la zone d'injection a été caractérisée et les régimes d'écoulement ont été décrits. Une approche phénoménologique a été développée pour déterminer la taille des bulles, montrant davantage de cohérence que les approches usuellement mises en œuvre dans les modèles de la littérature. D'autre part, les piégeages de CsI et I2 apparaissent dépendants de l'hydrodynamique et du régime de l’écoulement ainsi que, pour CsI, des contributions des différents mécanismes de rétention d’aérosols. Par ailleurs, le piégeage de CH3I n’est pas affecté par l'hydrodynamique mais dépend de la chimie de la solution, tout en restant relativement faible.