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IRSN, Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire

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Enhancing Nuclear Safety


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Implementation of theoretical chemistry methodologie for {I-O-H} thermo kinetics parameters estimation in gas-phase


Congress title :RCTF 2008 - XIème Rencontre des Chimistes Théoriciens Francophones
Congress town :Dinard
Congress date :30/06/2008

Document type > *Congrès/colloque

Keywords >

Research Unit > IRSN/DPAM/SEMIC/LETR

Authors > CANNEAUX Sébastien, CANTREL Laurent, El BAKALI Abderrahman, LOUIS Florent, PAUWELS Jean-François, XERRI Bertrand

Publication Date > 04/07/2008

Summary

Lors d’un hypothétique accident grave survenant dans un Réacteur Nucléaire à Eau sous Pression (REP), divers produits de fission sont relâchés du coeur du réacteur et sont transportés sous forme gazeuse et aérosol dans le Circuit Primaire (CP). Ces espèces gazeuses réagissent au cours de leur transport en fonction de la température, du temps de séjour, de la pression et des débits molaires. Les modèles intégrés dans les logiciels de simulation d’accident grave considèrent ces espèces gazeuses à l’équilibre thermodynamique dans le circuit primaire, quelles que soient les conditions de transport. Cependant ces conditions sont caractérisées par de faibles concentrations des réactifs, des temps de séjour courts et des gradients thermiques élevés entre le cœur accidenté du réacteur (~ 2500 K) et la sortie du circuit primaire débouchant dans l’enceinte de confinement (~ 400 K). Les simulations actuelles sous estiment, par rapport aux observations expérimentalement [1], la quantité d’iode gazeux arrivant dans l’enceinte de confinement, ce qui conduit à revoir, dans les conditions réelles, l’hypothèse simplificatrice d’équilibre thermodynamique.    
Un programme de recherche, dénommé CHIP (Chimie de l’Iode dans le circuit Primaire) [2], mené dans le cadre d’un programme international plus vaste (ISTP) conduit par l'Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire, est en cours de réalisation pour obtenir des données expérimentales relatives aux cinétiques de réaction se produisant en phase gazeuse dans le CP. Dans ce cadre, il s’avère nécessaire d’étudier la réactivité de l’iode avec d’autres éléments (Produits de fission), tel que le Césium par exemple ; ces réactifs sont dilués dans un gaz porteur composé d’un mélange hydrogène/vapeur d’eau. Le premier système élémentaire étudié est {I-O-H}. Les grandeurs thermocinétiques des principales réactions impliquant I/O/H sont déterminées par des calculs de chimie théorique. En ce qui concerne les constantes de vitesse, elles sont calculées en utilisant les outils de chimie quantique, associés à un traitement statistique et cinétique (TST). Les méthodes utilisées sont : MP2, CCSD, CCSD(T) couplées à des bases de Peterson. La première étape du travail est une étape méthodologique consistant à déterminer le meilleur niveau de calcul afin d’obtenir des données cinétiques quantitatives (comparées à l’expérience). Une fois ce niveau de théorie obtenu, il sera utilisé pour estimer les constantes de vitesse pour des systèmes moléculaires proches. Nous présenterons ici les premiers résultats des propriétés thermochimiques et cinétiques concernant le système {I-O-H}.

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