Étude de la mitigation du risque hydrogène dans un réacteur de fusion thermonucléaire par réduction d'un oxyde métallique

Mitigation of hydrogen hazard in a fusion thermonuclear reactor by reduction of metallic oxides

• Auteur / Autrice : Valéry Chaudron
• Direction : André Laurent
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fusion nucléaire

Réacteurs nucléaires

Plasmas (gaz ionisés)

Résumé

L’étude a pour cadre général l'examen de sureté des réacteurs de fusion thermonucléaire du type ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) vis-à-vis du risque hydrogène et met l'accent sur la prévention des accidents et la mitigation de leurs conséquences. Le travail est plus particulièrement ciblé sur l'étude et la mitigation des conséquences de l'accident-type se caractérisant par une entrée de vapeur d'eau dans l'enceinte du réacteur, avec réaction chimique entre cette eau et le matériau de première paroi (béryllium), ce qui peut conduire à un relâchement important d'hydrogène avec un risque d'explosion en cas de contact avec l'air. Une telle explosion peut conduire au relâchement des matières radioactives dans l'environnement. L’objectif est donc de proposer des systèmes permettant d'éliminer ce risque d'explosion fonctionnant en situations accidentelles et de les valider expérimentalement. L’analyse de l'architecture et du fonctionnement du réacteur a permis d'évaluer le risque hydrogène et d'identifier les séquences accidentelles qui peuvent conduire à une explosion qui dépend principalement de la localisation de l'hydrogène et des conditions d'ambiance. La stratégie de mitigation consiste à éliminer l'hydrogène à sa source de production (enceinte du réacteur) par un procédé chimique base sur la réduction irréversible d'un oxyde métallique. Un programme expérimental au laboratoire et à l'échelle d'une installation pilote a permis de vérifier la faisabilité du procédé, de sélectionner la formulation d'oxyde de manganèse combiné à l'oxyde d'argent et de la qualifier dans les conditions accidentelles (température et pression élevées, humidité). Finalement, les résultats expérimentaux ont permis de déduire des recommandations en termes de mise en œuvre qui serviront de support à d'éventuelles applications industrielles.