Étude de l'ébullition en film transitoire dans le contexte d'un accident de RIA : vidéos

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30/01/2019
 
Dans le cadre d’une collaboration avec l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN), une expérience modèle a été construite à l’Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (IMFT) lors de la thèse de Valentin Scheiff. Elle génère un écoulement de réfrigérant HFE7000 dans un canal de section semi-annulaire, simulant l’écoulement autour d’un crayon de combustible, dont la partie intérieure, composée d’une feuille de métal, est chauffée rapidement par effet Joule, simulant l’échauffement de la gaine du crayon. La thermographie infrarouge permet de mesurer la température de la paroi externe du métal. Ces mesures sont couplées avec une caméra rapide qui permet de visualiser les régimes d’ébullition. 
 
À l’aide des images obtenues avec la caméra infrarouge et la caméra rapide, plusieurs vidéos des différents régimes d’ébullition ont été réalisées (© IRSN).
 
 

 

​Légendes

 

Taux de chauffe et visualisations rapides

 

Visualisations d'un demi-cylindre chauffé par effet Joule à partir d'un signal de puissance exponentiel (фgen = ф0.exp(t/τ)) avec trois temps caractéristiques différents (τ 1 = 70ms, τ 2 = 20ms et  τ 3 = 5ms). Tous les régimes d'ébullition sont présents, de la convection jusqu'à l'ébullition en film.

 

Pour les temps caractéristiques les plus longs (τ 1= 70ms), on chauffe assez lentement pour que les régimes qui s'installent sur la paroi soient proches du cas stationnaire. Pour les taux de chauffes les plus importants, les régimes d'ébullition n'ont pas le temps de s'installer et l'ébullition en film se met en place rapidement. Dans ce cas, la paroi est isolée du liquide, ce qui peut amener à la dégradation du matériau.

 

 

Synchronisation des caméras lors de l'ONB

 

Visualisation et couplage des caméras infrarouge et rapide avec évolution de la température et du flux de chaleur au centre d'une paroi chauffée lors d'un essai avec déclenchement de l'ébullition. Mise en évidence d'une poche de vapeur qui induit des brusques changements de transferts de chaleur entre la paroi et le fluide.

 

 

Dispersion sur le champ de température et sur le flux de chaleur lors de l'ONB

 

Représentation des densités de probabilités du champ de température mesuré par la caméra infrarouge avec calcul du maximum, du minimum et de l'écart type. L'évolution de la température prise à différents endroits du clinquant est également représentée. L'ONB implique des conditions très locales qui empêchent de faire des moyennes sur la hauteur du clinquant.

 

 

Synchronisation des caméras lors de l'ébullition en film

 

Visualisation et couplage des caméras infrarouge et rapide avec évolution de la température et du flux de chaleur au centre d'une paroi chauffée lors d'un essai en ébullition en film. Mise en  évidence d'un film de vapeur qui recouvre la paroi et induit des dégradations sur le coefficient d'échange de chaleur entre la paroi et le fluide.

Plus d'informations

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