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Enhancing Nuclear Safety


Research

Theses in progress

Analysis of hydrogen-air-vapor flame propagation in confined environment


Host laboratory: ​​Severe Accidents and Radioactive Release Study & Analysis Section (B2EGR)

Beginning of the thesis: October 2014

Student name: Romain Grosseuvres



Subject description

Cette thèse s’inscrit dans le cadre des études concernant les accidents graves dans les Réacteurs à Eau Pressurisée (REP) liés au risque hydrogène. Ce risque est défini comme la perte d’intégrité de l’enceinte de confinement ou de détérioration des systèmes de sécurité, suite à une combustion d’hydrogène libéré lors de l’oxydation des métaux contenus dans le coeur du réacteur par de la vapeur d’eau.
 
Une flamme de prémélange peut se propager suivant deux modes : un mode lent nommé déflagration, où la vitesse des gaz frais par rapport au front de flamme est subsonique, et un mode rapide nommé détonation, où la vitesse est supersonique. En fonction de la géométrie interne du milieu où se propage la flamme, de la composition du mélange initial et du niveau de turbulence, une déflagration peut subir des phénomènes d’accélération ou au contraire de décélération voire d’extinction. Ces phénomènes ne sont pas parfaitement compris et des études expérimentales et de modélisation complémentaires sont nécessaires.

Les travaux de cette thèse visent à caractériser la propagation de flammes hydrogène/air/vapeur en milieu confiné dans des conditions représentatives de cas d’accidents graves en réacteur à eau pressurisée. Les conditions d’accélération/stabilisation/extinction de flamme seront investiguées, notamment en étudiant les impacts de la température, de la concentration en vapeur d’eau et de la turbulence sur ces régimes de propagation. Dans un premier temps, les paramètres fondamentaux de flammes d’hydrogène seront investigués au travers de la détermination de vitesse de flamme laminaire en bombe sphérique. Également, dans cette même installation expérimentale, l’impact du niveau de turbulence sera corrélé à la vitesse de flamme. En parallèle à ces travaux, une nouvelle installation (ENACCEF-II) sera mise en place et permettra dans un dernier temps d’étudier la propagation de flamme en milieu confiné obstrué.

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Involved IRSN laboratory

​Severe Accidents and Radioactive Release Study & Analysis Section (B2EGR)

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