Caractérisation expérimentale et modélisation d'écoulements monophasiques en faisceaux de tubes représentatifs de situations accidentelles dans les cœurs de Réacteurs à Eau Pressurisée

Experimental characterization and modeling of single-phase flows in tube bundles representative of accident situations in the cores of Pressurized Water Reactors

• Auteur / Autrice : Vincent Helfer
• Direction : Adrien Toutant
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2021
• Etablissement(s) : Perpignan
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement (Perpignan ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Procédés, matériaux et énergie solaire (Perpignan)

Mots clés

Mots clés libres

Expérimentale

Modélisation

Mécanique des fluides

Experimental

Modeling

Fluid mechanics

Résumé

La thèse s'inscrit dans le contexte général de la caractérisation des écoulements dans le cœur des Réacteurs à Eau Pressurisée (REP) dans le cas d'accidents de perte de réfrigérant primaire (APRP). Des phénomènes de dissymétries des écoulements, pouvant être consécutifs à des profils radiaux non-uniformes de puissance entre les assemblages combustibles du cœur, doivent être bien quantifiés car ils sont susceptibles d'influer sur la température maximale de gaine des crayons combustibles atteinte en cours du scénario accidentel. Une boucle (METERO) a été conçue pour répondre à ces questions d'un point de vue expérimental. l s'agit d'une installation permettant d'effectuer des mesures d'écoulement monophasique en eau et diphasique air/eau dans 2 demi-assemblages représentatifs des REP à l'échelle 1 et de hauteur réduite (2 mètres environ). La thèse portera sur deux axes de recherche. Le premier étant l'amélioration/mise au point de systèmes de mesures et le second la modélisation des écoulements monophasiques dans des assemblages représentatifs de ceux des cœurs REP avec pour objectif d'établir le lien entre données locales (capteurs locaux tels que des capteurs de pression, des sondes optiques ou des dispositifs à fils froids/chauds), globales (champs de données 2D comme la vitesse ou la température par des techniques de mesure laser PIV et LIF) et les coefficients issus de la remontée d'échelle comme le tenseur de perte de charge, les coefficients de diffusivité, etc., en lien avec les codes du CEA (CATHARE à l'échelle système, Trio CFD à l'échelle locale).

The thesis falls within the general context of the characterization of flows in the core of Pressurized Water Reactors (PWR) in the case of primary coolant loss (PPRA) accidents. Flow dissymmetry phenomena, which may be the result of non-uniform radial power profiles between the core fuel assemblies, must be well quantified because they are likely to influence the maximum cladding temperature of the fuel rods reached during the accidental scenario. A loop (METERO) was designed to answer these questions from an experimental point of view. This is an installation for carrying out single-phase water and two-phase air / water flow measurements in 2 half-assemblies representative of scale 1 PWRs and of reduced height (approximately 2 meters). The thesis will focus on two research axes. The first being the improvement / fine-tuning of measurement systems and the second the modeling of single-phase flows in assemblies representative of those of PWR cores with the aim of establishing the link between local data (local sensors such as pressure, optical probes or cold / hot wire devices), global (2D data fields such as speed or temperature by PIV and LIF laser measurement techniques) and coefficients resulting from scaling up such as the tensor pressure drop, diffusivity coefficients, etc., in conjunction with CEA codes (CATHARE at system scale, Trio CFD at local scale).