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Les codes de calcul

Le logiciel de calcul Draccar

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Déformation et renoyage d'un assemblage de crayons combustibles pendant un accident de refroidissement

Le logiciel de calcul Draccar est développé par l’IRSN pour soutenir l’analyse de sûreté des réacteurs à eau sous pression (REP). Il simule un accident de perte de refroidissement à la suite, par exemple, de la perte d’eau de refroidissement du coeur du réacteur ou du dénoyage d’une piscine d’entreposage du combustible. Au cours de tels accidents, la vaporisation de l’eau de refroidissement conduit à l’assèchement des crayons de combustible, à l’augmentation de leur température, au gonflement et à la rupture des gaines entourant le combustible. Ce gonflement peut occasionner un bouchage significatif d’une partie du coeur et compromettre ainsi les possibilités de refroidissement à l’aide des systèmes de secours.


 

 

Objectifs
Le logiciel 3D multi-crayons a pour objectif de modéliser un assemblage combustible afin d’évaluer le taux de bouchage dû aux crayons déformés et l’impact sur leur refroidissement, en tenant compte des interactions mécaniques et thermiques entre crayons. Il doit permettre :
  • de réaliser une interprétation cohérente de l’ensemble de la base de données expérimentales que ce soit en géométrie « mono-crayon » ou « grappe de crayons », avec combustible réel ou simulant ;
  • de transposer à l’échelle du réacteur les phénomènes mis en jeu grâce à des modèles validés sur ces résultats d’essais pour évaluer les recherches encore à mener ;
  • de réaliser des études de sûreté.

 

   

       Essai Phébus LOCA © IRSN        1/8 d'assembage 17x17 REP © IRSN

 

 

Modèles


Les modèles développés dans ce logiciel traitent :

  • les transferts thermiques par conduction, par convection et par rayonnement ;
  • l’oxydation des gaines et des tubes guide en zircaloy, ainsi que l’hydruration qui modifie les propriétés mécaniques ;
  • le comportement thermomécanique des gaines (déformation, et rupture) dont les arcures ;
  • la thermohydraulique à l’échelle de l’assemblage (nécessité de couplage à un logiciel dédié) incluant un modèle de renoyage ;
  • la relocalisation du combustible et le relâchement des gaz de fission.


 

Validation et perspectives de développement


Une première version Draccar V1, livrée en mars 2008, est validée sur les expériences disponibles (Edgar, Phébus Loca, Pericles Rebeka, Halden…). Une version V2 disponible à l’horizon 2012 sera couplée aux plate-formes de simulation numérique Pléiades et Neptune développées en partenariat par le CEA, EDF et IRSN.

 

 

Environnement scientifique et collaborations


Cet outil développé en partenariat avec EDF est intégré depuis 2009 dans une plate-forme européenne du 7ème PCRD1. Il bénéficie d’un environnement scientifique de haut niveau par des collaborations avec les organismes de recherche : le Laboratoire des matériaux d’Energétique et de Mécanique Théorique et Appliquée (CNRS Nancy), l’Institut de Mécanique des Fluides (Toulouse) pour le développement de modèles à l’échelle locale qui seront implémentés dans la prochaine version V2.

 


 

 Le logiciel Draccar - Résumé en vidéo