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Enhancing Nuclear Safety


Research

Theses in progress

Study of the mechanisms of particle deposits in HEPA filtration


Host laboratory: ​​​Containme​nt, Purification and Ventilation Experimental Research Laboratory (LECEV)​

Beginning of the thesis: October 2017

Student name: Jonathan NUVOLI



Subject description (in French)

La filtration de l’air par des filtres à très haute efficacité (THE) constitue un élément important pour la sécurité des installations sensibles. Pour cette raison, l’IRSN conduit depuis plusieurs années des programmes de recherche sur ces équipements de confinement en vue d’anticiper leur comportement en situation accidentelle, notamment en cas d’incendie. A ce jour, les phénomènes physiques régissant l’efficacité de filtration des médias sont connus et les acquis sont nombreux concernant le colmatage des filtres.


Les récents travaux (1) menés à l’IRSN ont conduit à une modélisation phénoménologique du colmatage. Ce modèle confirme, qu'en plus des caractéristiques physiques et géométriques des filtres et de la morphologie et de la taille des particules, la relation entre la masse accumulée et la perte de charge des filtres dépend de la porosité des dépôts formés dans le medium et à sa surface. La porosité du dépôt est de ce fait un élément central de la compréhension et de la modélisation de la filtration des aérosols ; il convient donc d'approfondir les travaux de recherche pour relier la porosité du dépôt aux caractéristiques de l'aérosol (2) et aux conditions opératoires de la filtration (3).


Les travaux initiés dans le cadre de cette thèse visent à construire un modèle permettant de prévoir la porosité d’un dépôt en connaissant les propriétés des agrégats et de l’écoulement.


Pour ce faire, des expériences vont être conduites en maîtrisant les caractéristiques des particules produites (à l'aide d’un GFG et d’un CAST) et en formant par filtration des dépôts dont la porosité et la résistance aéraulique seront mesurées. L’objectif de ce travail est de quantifier l’influence de chaque paramètre à partir d’expériences analytiques (en faisant varier les paramètres aérauliques, le médium, les caractéristiques des particules) puis de transposer ces résultats au cas de la filtration THE en prenant en compte les particularités des filtres (géométrie, médium, etc…). Finalement, nous pourrons établir des corrélations ou éprouver les corrélations existantes relatives à la porosité, notamment pour les aérosols de morphologie complexe.


 

 

(1) Alilou, Y. (2018). Impact sur le colmatage en régimes permanent et transitoire des écoulements d’air induits par le plissage de médias filtrants THE.


(2) Mädler, L., Lall, A. A., & Friedlander, S. K. (2006). One-step aerosol synthesis of nanoparticle agglomerate films: simulation of film porosity and thickness. Nanotechnology.


(3) Thomas, D., Ouf, F. X., Gensdarmes, F., Bourrous, S., & Bouilloux, L. (2014). Pressure drop model for nanostructured deposits. Separation and Purification Technology.



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