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Enhancing Nuclear Safety


Research

Theses in progress

Evolution of corium configurations in the bottom of the reactor pressure vessel in case of severe accident in a nuclear reactor

Host laboratory: ​Corium Physics Study Laboratory (LEPC)

Beginning of the thesis: October 2016

Student name: Shambhavi NANDAN


Subject description (in French)
Au cours d'un accident grave tel que ceux ayant eu lieu à la centrale de Fukushima-Daiichi, le coeur du réacteur peut fondre et couler vers le fond de la cuve. Dans cette situation, une stratégie pour stopper la progression du corium (mélange de matériaux du coeur), dite de rétention en cuve, consiste à refroidir le fond de la cuve par de l'eau avec un dispositif externe dédié.

Le contexte général de la thèse concerne l'amélioration des modèles utilisés pour évaluer l'efficacité de la rétention en cuve du corium par refroidissement externe. L'ensemble de cette démarche d'amélioration des modèles et de proposition d'une méthodologie concertée entre de nombreux partenaires européens fait l'objet du projet européen IVMR piloté par l'IRSN.

Plus précisément, cette thèse concerne l'interprétation des essais du programme CORDEB réalisé au NITI (Russie) pour l'IRSN. Ces essais sont réalisés avec des matériaux prototypiques (UO2, Zr et acier) et ont été définis pour étudier spécifiquement des évolutions transitoires des configurations du bain de corium et des débris telles qu'elles sont susceptibles de se produire en cas d'accidents. Ces évolutions transitoires ont un impact significatif sur les chargements thermiques de la paroi de la cuve. Après relocalisation massive de corium en fond de cuve, une configuration très probable est celle d'un bain oxyde couvert par une couche de métal (principalement de l'acier), les deux couches étant séparées par une mince croûte. Les essais CORDEB ont montré que cette croûte ralentit de façon très significative les transferts de masse entre la phase oxyde et la phase métal, ce qui a des conséquences sur l'épaisseur de la couche de métal et donc sur les transferts de chaleur vers la cuve (focusing effect).

Le sujet principal de la thèse consiste donc à modéliser le transfert du métal à travers une croûte initialement constituée d'un oxyde (U,Zr)O sous-stoechiométrique. Le modèle de transport d'espèces à travers la croûte sera intégré dans le code ASTEC afin d'aboutir à une représentation améliorée des bains oxyde-métal stratifiés, ce qui permettra de mieux évaluer les temps d'existence de couches métalliques minces susceptibles de conduire à des flux de chaleur importants sur la cuve.



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