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Thèse

Experimental investigation and modeling of the transient flow boiling crisis of water at moderate pressure and high subcooling

Résumé : Lors d’une insertion accidentelle de réactivité dans un réacteur nucléaire expérimental, la puissance du cœur peut augmenter de manière exponentielle, avec un temps caractéristique allant de quelques millisecondes à quelques centaines de millisecondes. À cause des effets neutroniques et thermohydrauliques, le système peut atteindre les conditions de crise d’ébullition à même d’engendrer une réaction explosive. Bien que la crise d’ébullition ait été largement étudiée en conditions de chauffage stationnaires, ce n’est pas le cas pour les transitoires notamment de type excursions de puissance. Le but de ce travail est donc de comprendre et de prédire la crise d'ébullition sous l’effet d’un chauffage transitoire rapide de l'eau sous fortes sous-saturations à pression modérée. Des campagnes expérimentales ont été réalisées pour étudier la crise d’ébullition dans de telles conditions au moyen de vidéos et de thermographie IR hautement résolues en temps et en espace. L’analyse de ces données a permis de déterminer la dépendance du flux critique en transitoire rapide en fonction des différents paramètres d’intérêt (temps caractéristique d’excursion de puissance, vitesse d’écoulement, sous-saturation, pression, largeur du canal, longueur de chauffe). De plus, une analyse approfondie de ces données a permis de mettre en évidence les mécanismes sous-jacents à la crise d’ébullition dans ces conditions. En convection forcée et avec de fortes sous-saturations, les bulles générées en paroi présentent un comportement pulsant. Ce phénomène assure un transfert de chaleur efficace depuis la paroi vers le fluide environnant. Le déclenchement de la crise d’ébullition se produit lorsqu’une fine couche de fluide adjacente à la paroi atteint les conditions de saturation. Un modèle développé à partir de ces observations met en évidence deux paramètres adimensionnés utiles pour décrire la nature transitoire du processus ainsi que pour identifier le mode de refroidissement dominant. Grâce à la connaissance du flux critique en régime permanent, le modèle permet d’estimer de manière conservative le flux critique en fonction de la période d’excursion de puissance et du sous-refroidissement. Ce modèle est maintenant prêt à être implémenté dans des codes de simulation pour l’étude des transitoires accidentels.
Liste complète des métadonnées

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03081992
Contributeur : Abes Star :  Contact
Soumis le : vendredi 18 décembre 2020 - 14:20:14
Dernière modification le : lundi 22 février 2021 - 16:21:14

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93928_NOP_2020_archivage.pdf
Version validée par le jury (STAR)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03081992, version 1

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Citation

Raksmy Nop. Experimental investigation and modeling of the transient flow boiling crisis of water at moderate pressure and high subcooling. Mechanics of the fluids [physics.class-ph]. Université Paris-Saclay, 2020. English. ⟨NNT : 2020UPAST046⟩. ⟨tel-03081992⟩

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