Mécanismes de transfert aéraulique au travers d'ouvertures d'enceintes de chantier : évaluation de la contribution du comportement aérodynamique des aérosols au phénomène de rétrodiffusion

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Laboratoire d'accueil : Laboratoire d'études et de modélisation en aérodispersion et confinement (Lemac)

Date de début de thèse : novembre 2018
Nom du doctorant : Zeinab RIDA

Les chantiers de maintenance et d'assainissement dans les centrales nucléaires nécessitent la mise en place d'enceintes ventilées autour des zones contaminées, afin de limiter la propagation de la contamination à l'environnement extérieur. Ces enceintes sont mises en dépression par rapport au local dans lequel elles sont implantées, selon le principe du confinement dynamique : l'air entre dans l'enceinte au travers d'ouvertures inhérentes à la conception de l'enceinte ou accidentelles. Toutefois, en raison des activités d'exploitation, il est possible que l'écoulement au droit d'une ouverture subisse des inversions locales et instationnaires conduisant à transporter la contamination à l'extérieur de l'enceinte : il s'agit du phénomène de rétrodiffusion. Ce phénomène a été étudié à partir d'un gaz traceur, l'hélium, sur un dispositif expérimental dédié, et a été mis en évidence, pour différentes perturbations aérauliques, un effet de seuil dans le déclenchement de ce phénomène de rétrodiffusion.

L'objectif de cette thèse consiste à caractériser et à quantifier les phénomènes de rétrodiffusion, gazeux puis particulaires, au niveau d'une ouverture créée sur des parois rigides ou souples. Les résultats doivent permettre de valider les codes CFD mis en œuvre à l'IRSN afin de réaliser, in fine, des études paramétriques sur des sas à échelle réelle.

Pour cela, la maquette existante sera adaptée à la quantification des transferts gazeux et particulaires locaux autour de l'ouverture et globaux à l'extérieur de l'enceinte, grâce à la mise en œuvre d'une enveloppe collectrice, laquelle est actuellement en cours de dimensionnement.

Différentes techniques de mesure seront implantées sur la maquette (spectrométrie hélium et PIV), dont une technique de mesure appelée BOS (Background Oriented Schlieren), en cours de qualification, en vue d'accéder aux champs de concentrations en hélium autour de l'ouverture. Des techniques de mesures spécifiques des traceurs particulaires seront implantées ultérieurement.

Cette étude comporte également la réalisation de simulations CFD. Notons que les travaux de simulation déjà entrepris avaient démontré l'efficacité des méthodes LES ou a minima hybrides pour visualiser le phénomène de rétrodiffusion gazeux, sans toutefois aller jusqu'à la comparaison quantitative des transferts. L'un des objectifs de la thèse réside ainsi dans la comparaison quantitative numérique et expérimentale des courbes de seuil de rétrodiffusion gazeux et particulaires. L'objectif final de cette thèse sera de valider les résultats obtenus en configuration analytique sur un sas réel.