Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique - UMR 5509

LMFA - UMR 5509
Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique
Lyon
France


Nos tutelles

Nos partenaires




Accueil > Actualités > Thèses - Habilitations à diriger des recherches

Soutenance de thèse ECL CIFRE EDF-LMFA

Cristina Ghitiu

Lundi 5 juillet 2021 à 10h en Amphi 203 bâtiment W1bis

Cristina Ghitiu

Évaluation de l’effet de l’aspersion sur les pressions et températures dans l’enceinte de confinement des réacteurs à eau pressurisée français en conditions accidentelles

Résumé :
Les études de pression et température dans l’enceinte de confinement des réacteurs à eau pressurisée français en conditions accidentelles sont réalisées avec le code de calcul PAREO, de propriété EDF. Ce code repose, d’une part, sur une représentation mono-volume 0D du bâtiment du réacteur et s’appuie, d’autre part, sur des hypothèses et des modèles physiques pénalisés dans le but de calculer des évolutions conservatives des pressions et températures. En l’absence de certaines données expérimentales lors de son développement, les choix de pénalisation appliqués conduisent à favoriser l’apparition d’une forte surchauffe de la phase gazeuse. De plus, suite à la mise en service du système d’aspersion qui pulvérise de l’eau froide dans le bâtiment du réacteur afin de limiter et réduire les pressions et températures, le modèle physique d’aspersion de PAREO montre un faible impact sur la réduction de la température.

Les travaux de cette thèse s’intéressent à évaluer l’effet de l’aspersion sur les pressions et températures dans l’enceinte de confinement des réacteurs à eau pressurisée français en conditions accidentelles. L’effet de l’aspersion est étudié à différentes échelles : au niveau d’une goutte (échelle Micro), au niveau d’un spray (échelle Méso) et au niveau du bâtiment du réacteur (échelle Macro). Pour cette analyse, le code de calcul GOTHIC a été choisi en raison de sa capacité à pouvoir faire des modélisations mono-volumes 0D et 3D, tout en conservant les mêmes modèles physiques.

Pour l’échelle Micro, une étude bibliographique des modèles physiques mécanistes des transferts de masse et d’énergie entre une goutte d’eau et la phase gazeuse a été réalisé, puis un modèle mécaniste similaire à celui de GOTHIC a été construit et validé sur la base des essais CARAIDAS. La comparaison des flux de chaleur entre ce modèle mécaniste et la modélisation de PAREO montre que cette dernière présente un fort conservatisme lié à l’absence de prise en compte du phénomène de vaporisation des gouttes.

Pour l’échelle Méso, l’effet d’un spray sur les pressions et températures a été analysé à travers les essais de la série M5-MASP effectués avec l’installation MISTRA. Le modèle d’aspersion de GOTHIC permet de reproduire la cinétique de dépressurisation et de refroidissement pilotée par le spray. Cette analyse est ensuite étendue à plusieurs sprays dans un grand volume ouvert afin de simuler l’effet du système d’aspersion dans la partie supérieure d’un bâtiment du réacteur. Les calculs 3D montrent que l’effet de l’aspersion sur les pressions et températures peut être assimilé à un effet 0D et un fort conservatisme de la modélisation PAREO.

Pour l’échelle Macro, l’analyse est étendue à l’étude d’une rupture de tuyauterie vapeur dans une géométrie représentative d’un bâtiment du réacteur, avec une partie supérieure directement balayée par l’aspersion et une partie inférieure casematée. Cette analyse confirme le fort conservatisme du modèle de PAREO par rapport aux résultats obtenus avec le modèle d’aspersion de GOTHIC. Les calculs GOTHIC 3D montrent que le démarrage de l’aspersion produit une homogénéisation de la température de la phase gazeuse et une réduction importante de la surchauffe, à l’image des résultats d’une modélisation 0D. Les calculs GOTHIC 3D montrent également que le fort relâchement de vapeur à la brèche peut créer une boucle de convection importante dans la partie supérieure du bâtiment du réacteur qui persiste même après le démarrage de l’aspersion et qui entraîne une partie des gouttes d’aspersion, impactant le temps de séjour des gouttes dans la phase gazeuse.

Ces travaux représentent une première étape exploratoire concernant l’effet de l’aspersion sur les pressions et températures accidentelles dans un bâtiment du réacteur, qu’il conviendra de compléter avec une modélisation plus fine de la géométrie et l’étude d’autres scénarios d’accidents.

Composition du jury :
PORCHERON Emmanuel, Chercheur HDR, LPMA, IRSN, Rapporteur
REVEILLON Julien, Professeur, CORIA, INSA Rouen Normandie, Rapporteur
BENTEBOULA Sonia, Chercheuse, CEA Saclay, Examinatrice
PALADINO Domenico, Chercheur, Paul Scherrer Institute, Examinateur
RIMBERT Nicolas, Professeur, LEMTA, ENSEM, Examinateur
SIMOENS Serge, DR CNRS, LMFA, Ecole Centrale de Lyon, co-Directeur de thèse
CORRE Christophe, Professeur, LMFA, Ecole Centrale de Lyon, co-Directeur de thèse
DEMAY Emmanuel, Ingénieur, EDF, DIPNN/DT, Co-Encadrant