L’utilisation d’une Base de Donnees Thermochimiques Pour Modeliser La Stratification d’un Bain Pendant un Accident Grave

M. Barrachin, M. Salay, F. Fichot.
Congrès 11th Symposium Thermodynamics of Nuclear Materials (Karlsruhe, Germany), September 2004.

Dans le cas d’un accident grave dans un réacteur à eau sous pression (REP), la destruction du cœur et la fusion puis la relocalisation des matériaux peut conduire à la formation d’un bain fondu dans la partie inférieure de la cuve. L’analyse standard a montré que dans cette configuration, une couche métallique placée sur un bain oxyde était susceptible de concentrer une partie importante des flux de chaleur et donc de menacer l’intégrité de la cuve. Un modèle prenant en compte les aspects thermodynamiques et thermohydrauliques a été développé dans le but de prédire la stratification de liquides oxydes et métalliques dans un bain. La base de données NUCLEA permet d’avoir les compositions des deux liquides en équilibre. Les prédictions de NUCLEA sont validées par comparaison les résultats de tests réalisés à FZK. Dans le modèle, les propriétés physiques (densité en particulier) sont estimées localement à partir des compositions et de la température. La vitesse relative des deux phases est déterminée à partir d’un modèle dit de « drift ». On en déduit les vitesses des différents matériaux dans le bain et le transport des espèces. Un exemple 1-D est présenté, simulant la fusion successives de structures en acier. Cette simulation met en évidence la possibilité d’existence de configurations à trois couches. La couche oxyde est alors « emprisonnée » entre 2 couches métalliques de compositions différentes. Cette configuration correspondant à une situation « hors équilibre » qui n’a pas été identifiée dans l’analyse standard pourrait menacer l’intégrité de la cuve.