Thèse soutenue

Modélisation et caractérisation de matériaux liquides à très haute température [1500 ; 2500 °C] par induction électromagnétique et pyroréflectométrie
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Auteur / Autrice : Benjamin Turquais
Direction : Laurent Davoust
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique des fluides énergétique, procédés
Date : Soutenance le 09/05/2022
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEA Cadarache (Bouches-du-Rhône)
Jury : Président / Présidente : Yann Bultel
Examinateurs / Examinatrices : Nadia Caney, Marc Himbert
Rapporteurs / Rapporteuses : Agnès Delmas, Philippe Le Masson

Mots clés

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Résumé

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Une méthode est proposée pour l’optimisation des mesures dans le domaine des très hautes températures, de 1500 à 2500 °C, en vue d’une application à la recherche expérimentale sur les accidents graves de réacteurs nucléaires. Cette approche se déroule selon trois axes : méthode expérimentale de la pyroréflectométrie, évaluation analytique des incertitudes, modélisation numérique des configurations expérimentales. L’évaluation de la température d’un matériau liquide à très haute température par pyrométrie optique est directement liée à la connaissance de son émissivité. Pour certains matériaux ou sous certaines conditions, l’émissivité peut être connue. Cependant, dans la plupart des cas et d’autant plus pour des liquides, l’émissivité n’est pas connue et peut varier significativement, qui plus est en présence de phases hétérogènes. La pyroréflectométrie permet de prendre en compte ces contraintes grâce à la mesure simultanée de la réflectivité et du rayonnement thermique. Après étalonnage et des réglages très précis, le pyroréflectomètre fournit une température pyroréflectométrique estimant la température vraie. Ces mesures sont comparées à celles obtenues par pyrométrie bichromatique ainsi que sur des matériaux présentant des points de référence connus, comme des températures eutectiques. Des résultats originaux ont été obtenus jusqu’à 2500 °C par pyroréflectométrie sur des métaux et des oxydes liquides. Une évaluation détaillée des incertitudes de mesures a été effectuée sur les températures et les réflectivités, où l’impact important de l’incertitude due aux étalonnages en température et en réflectivité est mis en évidence. Les configurations expérimentales sont modélisées analytiquement et numériquement afin d’établir la cartographie thermique, prédire les consignes d’essais et déterminer la sensibilité des différents paramètres. Un modèle a été validé expérimentalement avec le pyroréflectomètre sur des matériaux solides. Une évolut ion de ce modèle vers des configurations en phase liquide peut être envisagée.