Modélisation et outils de validation d'un réservoir d'injection de sûreté pressurisé par prélèvement de vapeur primaire pour les REP avancés

Modelling and validation tools for a pressurised safety injection tank by primary steam withdrawal for advanced PWRs

• Auteur / Autrice : Angela Oliva
• Direction : Stéphane Mimouni
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Inscription en doctorat le 16/05/2022
• Etablissement(s) : Université Gustave Eiffel
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MSME - Laboratoire de Modélisation et Simulation Multi Echelle
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Equipe Transferts de Chaleur et de Matière (TCM)

Mots clés

Mots clés libres

Condensation

Changement de phase

Écoulement diphasique

Condensation

Two-phase flow

Phase change

Résumé

Dans le cadre des études menées en collaboration avec Framatome et EDF, le CEA a proposé et démarré des études pour le pré-dimensionnement du composant passif appelé « Low Pressure Water Tank » (LPWT) dédié à l'injection de sûreté dans les réacteurs nucléaires lors d'un Accident de Perte de Réfrigérant Primaire (APRP). La validation du fonctionnement de ce composant nécessite la prise en compte de deux configurations listées ci-dessous, ainsi que des phénomènes physiques associés tels que la condensation directe, en surface libre et en paroi ou la stratification thermique : - Pressurisation du volume de gaz (ou de vide) au-dessus de la surface libre d'un volume d'eau froide par la vapeur primaire à saturation, issue du pressuriseur ; - Dépressurisation primaire lors de la phase initiale d'un transitoire d'APRP et condensation de la vapeur primaire dans un réservoir d'eau froide. Le but principal de la thèse est de mieux comprendre les phénomènes physiques qui entrent en jeu dans les deux configurations citées ci-dessus. Pour ce faire le thésard pourra dans un premier temps s'appuyer sur des résultats expérimentaux réalisés en France (SUPERCLAUDIA) et en collaboration avec la Corée (ATLAS) et la Chine (ACME). Le candidat pourra également participer à la définition des essais sur l'installation PANDA réalisés à l'Institut Paul Scherrer (PSI) (Suisse). À l'issu des travaux de compréhension des phénomènes physiques et d'analyse des résultats expérimentaux, le candidat proposera, implémentera et validera des modèles physiques dans le code de calcul système CATHARE-3 (https://cathare.cea.fr) co-développé par les partenaires français CEA-EDF-FRAMATOME-IRSN. Une comparaison avec des approches par CFD est également envisagée. Enfin, ces travaux permettront au thésard de concevoir et optimiser le composant passif LPWT qui pourra être utilisé dans le design des futurs SMR.

In the framework of a collaboration with Framatome and EDF, the CEA proposes a new design for the passive injection system in the advanced nuclear reactors during a Loss Of Coolant Accident (LOCA), the so-called “Low Pressure Water Tank” (LPWT). Two configurations are investigated: - Pressurization of the gas located just above a liquid surface by the pressurizer line injection; - Depressurization of the primary system by the vapor condensation in a suppression pool. A good prediction of the physics involved during these transients as the direct and surface condensation or the thermal stratification is so crucial. Purpose of this thesis consists of understanding all phenomena occurring in these two configurations. To do that, several national and international experiments are identified as the French SUPERCLAUDIA, the Korean ATLAS or the Chinese ACME tests. The PhD candidate could also define and participate to the PANDA experiments at the Paul Scherrer Institute (PSI) (Switzerland), if necessary to complete the experimental base. Later on the PhD candidate will propose, validate and implement the new models in the CATHARE-3 system code (https://cathare.cea.fr), co-developed by the French partners CEA-EDF-FRAMATOME-IRSN. The use of the CFD is also expected. This work will allow to design the new passive system LPWT in support to the advanced nuclear reactors.