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Faire avancer la sûreté nucléaire

La Recherchev2

 Propositions de thèses 2017

 Étude des pertes de pression monophasiques et diphasiques à travers un lit de débris 3D imprimé représentatif de la dégradation d’un cœur de réacteur


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​Discipl​ines : physique, sciences pour l'ingénieur

Lieu de thèse : Cadarache (13)

Date de début : octobre 2017



Compétences recherchées


  • Bac +5 Master 2 ou école d’ingénieur en physique / mécanique des fluides / thermohydraulique / mécanique énergétique



Sujet de thèse


Lors d’un accident grave en réacteur, les crayons-combustibles sont susceptibles de se fragmenter pour former un « lit de débris » assimilable à un milieu poreux anisotrope constitué de particules millimétriques hétérogènes. Ce lit, chauffé par la puissance nucléaire résiduelle, doit être refroidi par injection d’eau (renoyage) pour éviter d’atteindre la fusion des matériaux qui le composent. L’efficacité de ce renoyage dépend notamment de la perte de charge de l’écoulement et donc de la structure du millieu. Pour quantifier cette perte de charge, le laboratoire d’accueil du doctorant dispose d’une boucle permettant de générer des écoulements monophasiques et diphasiques dans des lits de débris modèles réalisés à l’aide d’une imprimante 3D. Ces lits sont le résultat de simulations numériques reproduisant l’effondrement de grappes de combustible via une méthode granulaire. 

Le doctorant devra dans un premier temps réaliser des essais en écoulements monophasiques et diphasiques sur des lits imprimés afin d’acquérir des données (pression, taux de vide, porosité...) permettant de caractériser les lois de frottement dans le milieu poreux étudié. 

Dans un deuxième temps, il s’agira de proposer une modélisation des pertes de charge prenant en compte les paramètres relatifs à la forme et à l’organisation des particules (nombre de contacts entre grains, orientation vis-à-vis de l’écoulement, ...). Cette étape comportera des calculs CFD sur le même milieu afin d’obtenir des informations complémentaires, non disponibles par les mesures expérimentales. 

Enfin, le modèle sera implanté dans un code de calcul dédié à l’étude de la sûreté des réacteurs et sera mis en œuvre sur plusieurs séquences accidentelles de référence.