Recherche Avancée

Thèse soutenue

Etude des systèmes électromagnétiques de pompage pour les métaux et les sels fondus

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Auteur / Autrice : Cristian Robert Roman
Direction : Yves Fautrelle, Virgiliu Fireteanu
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Matériaux, mécanique, génie civil, électrochimie
Date : Soutenance le 29/01/2014
Etablissement(s) : Grenoble en cotutelle avec Universitatea politehnica (Bucarest)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Science et ingénierie des matériaux et procédés (Grenoble)
Jury : Président / Présidente : Alexandru Morega
Examinateurs / Examinatrices : Yves Fautrelle, Virgiliu Fireteanu
Rapporteurs / Rapporteuses : Daniel Roger, Jerzy Barglik, Mouloud Feliachi

Résumé

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Les préoccupations actuelles concernant l'exploitation sécuritaire des centrales nucléaires existantes et la conception d’architectures spéciales envisagées pour la quatrième génération de réacteurs nucléaires se combinent avec l’intérêt plus prononcé pour l'efficacité et la fiabilité de l'équipement d'un système énergétique. Cela fait que dans un souci de meilleure compréhension et optimisation basée sur des moyens modernes de conception assistée par l’ordinateur, l'étude de différentes parties de ces systèmes fait de plus en plus l’objet de recherches approfondies. . Parmi les types proposés pour la quatrième génération de réacteurs nucléaires font partie ceux ayant comme agent de refroidissement les sels fondus, respectivement le sodium fondu. En raison de leurs propriétés physiques, les sels fondus et le sodium liquide ont le potentiel d'être déplacés par les pompes électromagnétiques. Cet ouvrage est à la fois une étude approfondie des phénomènes qui se produisent en raison de l'écoulement du fluide dans le champ électromagnétique d’une pompe électromagnétique - interaction magnétohydrodynamique - et un rapport sur les capacités et les avantages des outils informatiques modernes pour faciliter la conception et l'optimisation des pompes électromagnétiques. Afin d’atteindre l'objectif principal de la thèse, notamment une meilleure compréhension des phénomènes interdépendants spécifique à l’opération des pompes électromagnétiques, deux objectifs secondaires ont été considérés. Le premier objectif concerne la pleine exploitation des modèles électromagnétiques numériques en éléments finis afin d'obtenir autant d'informations que possible sur le comportement des pompes électromagnétiques, dans l’hypothèse où on ne tient pas compte de l'écoulement des fluides. Le deuxième objectif était la construction des modèles numériques qui réunissent l’électromagnétisme et la dynamique des fluides, respectivement des modèles numériques qui regroupent les deux phénomènes caractérisant l’écoulement magnétohydrodynamique dans les canaux des pompes électromagnétiques. Dans l'étude dédiée au pompage électromagnétique de sels fondus, la thèse met en évidence des problèmes spécifiques liés à la génération de forces électromagnétiques dans les fluides faibles conducteurs d'électricité et fournit des résultats sur les applications où le pompage électromagnétique de sels fondus peut être efficace. À l’aide des modèles électromagnétiques nous avons obtenu des informations importantes sur l'influence du nombre de pôles électromagnétiques et de la fréquence d’alimentation sur la caractéristique Pression - Vitesse des pompes annulaires à induction. Ils ont été analysés le phénomène de blindage créé par les parois métalliques - avec des répercussions négatives sur les performances de la pompe, les effets de freinage exercés à l'entrée et à la sortie du canal de la pompe et la relation entre la capacité de surcharge hydrodynamique et la caractéristique Pression - Vitesse des pompes à induction. Une section spéciale a été consacrée à l'analyse de la dépendance de la force électromagnétique du temps et de l’espace et à l’étude de non-uniformitées des quantités de nature électromagnétique en direction azimutale dans les pompes annulaires à induction.Dans le chapitre qui traite de l'interaction magnétohydrodynamique à base de modèles couplés, ils sont proposés deux modèles qui couplent l'électromagnétisme et l’écoulement. Ils sont présentés les avantages des modèles couplés, en matière de la précision des résultats, par rapport aux modèles électromagnétiques. Il est également présenté l'évolution des profils de vitesse, de densité de force et de courant sous l'influence du champ électromagnétique et de l’écoulement de sodium à vitesses différentes. Les contributions de la thèse sont complétées par des observations importantes sur les méthodes de travail et les logiciels utilisés tout au long de l'étude.