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IRSN, Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire

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Enhancing Nuclear Safety


Research

Theses in progress

Study of pyrolysis of burning materials subject to controlled sub-ventilation conditions simulating real environmental conditions of a furnace in confined/ventilated environment


Host laboratory: ​​​Fire Experimentation Laboratory (LEF)

Beginning of the thesis: October 2014

Student name: David Alibert



Subject description

Un incendie qui se déclare dans une installation nucléaire conduit le plus souvent à

des feux dits confinés et sous-ventilés. Ces conditions environnementales couplées à la

consommation d’oxygène de la combustion peuvent donc conduire au développement de l’incendie en milieu sous-oxygéné et le faible taux de ventilation du local va engendrer une accumulation des fumées. Cette viciation du milieu ambiant va modifier le rayonnement de la flamme vers la surface du combustible et influencer significativement le processus de pyrolyse. Il est donc important d’étudier l’influence du niveau d’oxygène ambiant sur les différents paramètres de combustion. Ces paramètres sont principalement le débit de pyrolyse, la production de suies et d’imbrûlés, le rayonnement de la flamme, sa température et sa forme. Le but de cette thèse est donc d’étudier expérimentalement et numériquement les effets du niveau d’oxygène sur ces paramètres, et donc sur le développement d’un feu.


Pour ce faire, un dispositif expérimental appelé CADUCEE (Controlled Atmosphere

Device for Unburnt and Carbon Emission Evaluation) a été mis au point. Ce dispositif

permet de réaliser des feux de moyenne échelle tout en contrôlant le niveau d’oxygène

ambiant grâce à un mélange air/azote. Grâce à la mise en place d’une métrologie adaptée, CADUCEE permet donc de répondre parfaitement aux besoins de la thèse. Une première phase d’essais permettra de qualifier le dispositif et la métrologie. Elle sera suivie d’une première campagne d’essais portant sur des feux de solides et notamment le PMMA. Une seconde campagne d’essais sera réalisée sur des feux de liquides tels que l’éthanol, le TPH ou encore l’heptane.


Enfin, une étude numérique sera réalisée sur les logiciels SAFIR (IUSTI) et ISIS (IRSN) et permettra de prendre en compte les effets de la sous-oxygénation sur les paramètres de combustion. Cette étude aura pour but, dans un premier temps, de comparer les résultats obtenus grâce aux codes de calcul avec ceux obtenus à l’aide de CADUCEE et, dans un second temps, d’améliorer ces codes avec une meilleure prise en compte de la sous-oxygénation.



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