Laboratoire d'accueil : Bureau de physique des accidents graves (BPhAG)

Date de début de thèse : 16/11/2009

Nom du doctorant : Jérémy Sabard

Contexte général et objectifs de la thèse

En condition de fonctionnement normal de l'installation expérimentale ITER, quelques centaines de kilogrammes de poussières de béryllium (Be), de graphite (C) et de tungstène (W) sont produites suite à ['érosion des parois de la chambre à vide (W) (parois internes et divertor) par le plasma.
Lors d'un accident de perte de refroidissement, par exemple, l'écoulement généré par la fuite d'eau (vapeur) ou par l'entrée d'air peut entraîner les poussières, déposées sur (es parois, et les mettre en suspension dans l'atmosphère de l'enceinte W. Selon la quantité des poussières mises en suspension et donc (a concentration de poussières dans l'air, l'atmosphère de la chambre à vide devient ou non inflammable. En outre, les poussières peuvent réagir avec la vapeur pour produire l'hydrogène; ce qui accentue le caractère explosible de l'atmosphère diphasique contenue de l'enceinte.
Comme pour les enceintes de confinement des réacteurs, l'évaluation de pressions générées par une éventuelle explosion des poussières qu'eUe soit concomitante on non à celle de l'hydrogène, nécessite au préalable:

• la connaissance des limites d'inflammabilités des mélanges gaz-poussières en fonction de la composition du mélange (concentration et granulométrie des poussières) et des conditions thermodynamiques
• de disposer de critères a priori permettant d'exhiber les situations les plus dangereuses pouvant conduire à des chargements pouvant ruiner l'installation
• de disposer de modèles permettant à la fois de prédire la mobilisation et les chargements susceptibles d'être générés par une explosion d'un mélange diphasique gaz-poussières.

Concernant le dernier point, l'IRSN a initié une collaboration avec l'Université de Carthagène en Espagne pour développer des modèles capables de prédire à la fois la distribution de poussières dans une atmosphère gazeuse et l'explosion éventuelle de cette atmosphère.

Concernant la détermination de limites d'inflammabilités des mélanges diphasiques constitués d'air, d'hydrogène et des poussières de Be, C et W et les modes de combustion pouvant en résulter, le SAGR propose, dans le cadre du projet PMLT 2.2.4 RaO ITER, de réaliser cette étude de le cadre d'une thèse avec l'institut ICARE du CNRS à Orléans.

Déroulement de la thèse

L'objectif de cette thèse est triple:

• Le premier est de compléter les limites d'inflammabilités établies par DeKevits et al pour les mélanges W-C en tenant en compte l'impact de la temperature, de différentes compositions W·C et de l'adjonction d'un gaz explosible tel que l'hydrogène
• le deuxième est d'étudier la propagation laminaire de flamme dans un mélange diphasique (air-hydrogène-C et W) en utilisant la bombe sphérique disponible à l'institut ICARE
• le troisième est de caractériser les compositions du mélange diphasique pouvant conduire à des régimes de combustion menaçant pour l'intégrité de l'installation ITER.