Écoulements, transferts de masse et de chaleur - travaux de recherche motivés par l’étude de la sûreté nucléaire

Jury

Christophe JOSSERAND, directeur de recherche CNRS, professeur à l’École Polytechnique, rapporteur

Nicolas RIMBERT, professeur, ENSEM, Ecole de l'énergie et de la mobilité, Université de Lorraine, rapporteur

Véronique ROIG, Professeur INPT/ENSEEIHT, rapportrice

Marie-Christine DULUC, Maître de Conférences au Conservatoire National des Arts et Métiers

Philippe LAFON, Ingénieur Chercheur Senior HDR, EDF R&D, IMSIA

Olivier MARCHAND, Responsable de programmes scientifiques, chargé de mission auprès du directeur Recherche en Sûreté, IRSN

Lounès TADRIST, professeur à Aix-Marseille Université, IUSTI

Résumé

Les écoulements et les transferts de masse et de chaleur en leur sein sont des sujets d’intérêt pour de nombreuses situations accidentelles des études de sûreté des réacteurs nucléaires de puissance à eau légère. Que le scénario considère une perte de l’efficacité du système de refroidissement ou un excès de puissance, il est nécessaire d’estimer le risque d’endommagement du combustible nucléaire par un échauffement excessif. Ceci repose souvent sur une évaluation de l’efficacité thermique des processus d’ébullition convective. Les spécificités de ces scénarios impliquent des configurations variées et des conditions souvent éloignées de situations usuelles. Les années de recherche consacrées à ces phénomènes m’ont amené à aborder différentes facettes de leur phénoménologie : dynamique des particules, physique des interfaces, nucléation, caléfaction, vaporisation rapide. Ces travaux couvrent à la fois des contributions à l’élaboration et à la validation de modélisations au sein d’outils de calcul scientifique et des études expérimentales visant à simuler et caractériser les configurations d’intérêt. Ils ont été réalisés en collaboration avec de nombreux collègues de différentes institutions (PROMES, IMFT, LEMTA, CETHIL, UCL, IUSTI, d’Alembert, HZDR, OCDE-AEN, EDF, CEA). L’acquisition de ces connaissances permet tout autant l’interprétation de programmes de recherche menés par l’IRSN, l’amélioration des outils d’évaluation des situations accidentelles développés à l’IRSN, que la contribution à l’analyse de la pertinence des démonstrations de sûreté. Le mémoire et la soutenance de cette HDR synthétisent les démarches et résultats obtenus dans ces domaines tout en proposant des perspectives pour de futurs travaux.