CFM 2019

Étude de l'ablation d'une paroi solide par un jet liquide
Alexandre Lecoanet  1, 2, *@  , Nicolas Rimbert  2@  , Frederic Payot  1@  , Michel Gradeck  2@  
1 : CEA, DEN, Cadarache, DTN, SMTA, LEAG, F-13108, Saint-Paul-Lez-Durance, France
CEA
2 : Université de Lorraine, CNRS, LEMTA, F-54000, Nancy, France
Université de Lorraine
* : Auteur correspondant

Les travaux présentés portent sur l'ablation d'une structure solide impactée par un jet de liquide chaud. Ce type de phénomène « naturel » peut survenir lors d'un accident nucléaire grave avec fusion du cœur comme dans les accidents survenus à Three Mile Island ou à Fukushima. Selon le déroulement de tels accidents, le corium à haute température (>2500°C) peut directement interagir avec la cuve du réacteur en l'impactant et former des cavités qui fragilisent ainsi cette seconde barrière de confinement. L'occurrence de ce phénomène est maintenant prise en compte dans les scénarios de sûreté nucléaire et pour tout futur réacteur à neutrons rapides européen. La fusion du cœur est maintenant prise en compte dès la conception : des tubes de déchargement placés au sein du cœur fissile débouchent sous ce dernier vers un plateau récupérateur ; en cas de fusion du cœur, le corium sera déchargé et étalé sur ce plateau où il sera plus facile de le refroidir. Se pose le problème de sa conception (matériau, géométrie et épaisseur). L'interaction du jet de corium avec le plateau récupérateur sera simulée en utilisant une analogie glace-eau ; l'idée étant de pouvoir visualiser en temps réel la formation du cratère en utilisant de la glace transparente. Cette situation conduit à la formation d'un film ruisselant particulier : la paroi sur laquelle il se forme est en fusion et évolue donc constamment depuis le plan horizontal initial vers une cavité profonde. Plusieurs régimes de fusion en fonction de la nature des écoulements ont pu être observés et analysés. Il a aussi été possible d'enregistrer la formation du cratère, de mesurer la vitesse du front de fusion et enfin d'estimer le coefficient de transfert thermique pendant la formation de la cavité en utilisant un modèle simple. Ce sont ces résultats qui seront exposés et analysés.


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