Aktis n°18 oct/nov/déc 2014
Aktis n°18 oct/nov/déc 2014
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°18 de oct/nov/déc 2014

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire

  • Format : (150 x 210) mm

  • Nombre de pages : 12

  • Taille du fichier PDF : 989 Ko

  • Dans ce numéro : de nouvelles voies de traitement pour les brûlures radiologiques.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

Dans ce numéro...
< Pages précédentes
Pages : 8 - 9  |  Aller à la page   OK
Pages suivantes >
8 9
Modélisation, rejets, réacteurs à eau sous pression Mieux modéliser LES REJETS RADIOACTIFS lors de la rupture d’un An tube de générateur DE VAPEUR L’un des scénarios d’accidents étudiés pour un réacteur nucléaire est la rupture d’un tube de générateur de vapeur, qui pourrait conduire à un rejet d’iode radioactif dans l’environnement. Quantifier ce rejet et en déterminer la nature permet de mieux se préparer à la gestion de ce type d’accidents. EDF, laboratoire C3R commun IRSN/CNRS/Université de Lille 1 Sciences et Technologies. CONTACT Laurent Cantrel laurent.cantrel@ irsn.fr Laboratoire d’étude du corium et du transfert des radioéléments (LETR) de l’IRSN (1) La vapeur entraîne une turbine, elle-même reliée à un alternateur qui produit l’électricité. (2) La protection du circuit secondaire imposerait de le dépressuriser, ce qui conduirait à un rejet de vapeur et d’eau à l’extérieur de l’enceinte. PUBLICATION Contribution à l’étude du rejet à l’environnement de l’iode radioactif lors d’une séquence accidentelle de type RTGV, thèse d’Adrien Cartonnet soutenue le 17 décembre 2013 à Cadarache (Bouches-du-Rhône). 8 Aktis n°18 – octobre-décembre 2014 Les générateurs de vapeur permettent d’extraire la chaleur produite par un réacteur nucléaire. De l’eau non radioactive (circuit secondaire) y transite et se transforme en vapeur (1) au contact d’un grand nombre de tubes où circule sous pression l’eau chauffée par la fission nucléaire dans le cœur (circuit primaire). Si une brèche s’ouvrait sur un tube, l’eau du circuit primaire, qui contient notamment de l’iode radioactif, jaillirait dans le circuit secondaire sous forme d’un jet de vapeur et de fines gouttes d’eau liquide. Une fraction de l’iode pourrait alors être transportée jusque dans l’environnement (2). Pour mieux évaluer ce rejet radioactif, il est nécessaire de connaître sous quelles formes chimiques l’iode arrive à la brèche et de caractériser la structure du jet  : la partition de vapeur et de liquide ainsi que la distribution granulométrique des gouttes. Distribution granulométrique Pendant sa thèse, Adrien Cartonnet a étudié les deux mécanismes contrôlant la distribution granulométrique des gouttes. Le premier est la fragmentation mécanique des gouttes en sortie de brèche, due aux instabilités hydrodynamiques ; le doctorant l’a modélisé par une corrélation empirique. Le second est la fragmentation thermique qui résulte de la croissance explosive des microbulles de vapeur contenues dans les gouttes. Pour modéliser ce second mécanisme, Adrien Cartonnet a montré que la dépressurisation initiale des gouttes conduit le plus souvent à la formation d’un très grand nombre de microbulles de vapeur (de l’ordre de 10 nm) dans les gouttes. Puis il a établi une équation différentielle en décrivant la croissance de ces microbulles (extension du modèle MRG GLO). Enfin, il a développé une description théorique originale de l’explosion FORMATION PAR LA RECHERCHE des gouttes sous la pression des microbulles pour obtenir la distribution en taille des fragments de gouttes. Partition vapeur/liquide du jet Disposant ainsi de la surface d’échange entre les gouttes et l’atmosphère environnante, il a calculé la quantité de vapeur produite par évaporation surfacique et l’a ajoutée à la vapeur contenue par les microbulles et libérée par l’éclatement des gouttes ; ceci lui a permis de déterminer le « flashing » ou taux de vaporisation de l’eau issue du circuit primaire. Les résultats ainsi obtenus sont en bon accord avec les données expérimentales publiées dans la littérature. La répartition des formes de l’iode arrivant à la brèche a été calculée à l’aide d’un modèle de chimie de l’iode en solution dans le circuit primaire. Ceci a permis de réaliser des évaluations plus réalistes des rejets pouvant se produire lors d’accidents de rupture de tubes de générateur de vapeur. IO I IO 3 I – 12,6% 2,9% 2,3% 1,2% HOI 37,5% 43,5% Répartition possible des formes chimiques de l’iode près de la brèche, calculée à l’aide des modèles mis au point durant la thèse de A. Cartonnet. IRSN IO 3 –
ITER, physique/chimie Étude de l’explosion texpbsion de MÉLANGES D’HYDROGÈNE et de POUSSIÈRES L’IRSN a suivi les études de sûreté de la future installation de fusion ITER dès sa conception. Certains scénarios accidentels envisagés peuvent conduire à une explosion concomitante de l’hydrogène et des poussières dans la chambre à vide. Une thèse a permis de mieux comprendre ce phénomène. Pendant le fonctionnement normal de l’installation ITER, les parois de la chambre à vide seront progressivement érodées par le plasma, produisant jusqu’à quelques centaines de kilogrammes de poussières de béryllium et de tungstène. Si de la vapeur ou de l’air entrait accidentellement dans la chambre à vide, l’écoulement généré mettrait en suspension les poussières déposées sur les parois. Par ailleurs, l’oxygène apporté par l’air pourrait rendre l’atmosphère inflammable. Ceci pourrait provoquer la combustion explosive des isotopes d’hydrogène (deutérium et tritium) présents et des poussières en suspension, ce qui conduirait à la destruction de la chambre à vide. Modes de combustion Dans le cadre de sa thèse, Jérémy Sabard a contribué à déterminer les limites d’inflammabilité de mélanges constitués d’oxygène, d’azote, d’hydrogène et de poussières. Il a également identifié les modes de combustion pouvant résulter de configurations représentatives des situations accidentelles. Pour ce faire, il a utilisé une enceinte sphérique du laboratoire Icare du CNRS à Orléans, équipée de systèmes de diagnostic permettant de visualiser l’évolution de la flamme et la montée en pression qu’elle génère. Cette enceinte a été munie d’un dispositif d’injection de poussières et d’une mesure de la concentration de poussières par extinction laser. Il a d’abord déterminé les propriétés d’explosivité (vitesses des flammes, temps de combustion, pressions maximales et indice de déflagration GLO) de mélanges ayant des fractions molaires en hydrogène comprises entre 0,1 et 0,6 et des rapports molaires N 2/O 2 compris entre 0,66 et 9, valeurs correspondant aux situations accidentelles spécifiques étudiées dans ITER. Propriétés d’explosivité Il a ensuite étudié des propriétés d’explosivité de mélanges d’hydrogène et de poussières de tungstène. Il a ainsi montré que l’augmentation de température et de pression résultant de la combustion de l’hydrogène pouvait conduire à l’inflammation des particules de tungstène et donc à l’explosion concomitante de ces poussières. Les travaux de Jérémy Sabard ont permis de constituer une base de données complète et unique au monde sur les modes de combustion des mélanges diphasiques composés d’oxygène, d’azote, d’hydrogène et de poussières de tungstène. À l’aide de ces résultats, de nouveaux modèles d’explosion de poussières ont été élaborés et validés. Implantés dans le logiciel DUST (1), ils permettront d’évaluer les dispositions de sûreté proposées par l’exploitant. Inflammation initiale Inflammation secondairet = 267 µs t = 333 µs t = 466 µs t = 3 330 µs t = 4 000 µs Combustion initiale de H 2 seul rumnriii Combustion du Tungstène plus tardive Évolutions  : (a) du signal de pression et (b) de la flamme au cours du temps pour un mélange H 2/O 2/N 2/Tungstène avec [Tungstène] = 119,8 g/m 3, N 2/O 2 = 2,33 à P INI = 100 kPa et T INI = 298 K (vitesse d’acquisition des images = 15 000 images/s). z41 Institut de combustion, aérothermique, réactivité et environnement (Icare) CONTACT AhmedBentaib ahmed.bentaib@irsn.fr Bureau d’études et d’expertises en accident grave et rejets radioactifs de l’IRSN (B2EGR) (1) Le code DUST est développé par l’IRSN depuis 2007, en collaboration avec l’université polytechnique de Carthagène en Espagne, avec l’objectif de simuler la mobilisation et la combustion des poussières dans ITER. PUBLICATIONS Étude de l’explosion de mélanges diphasiques  : hydrogène et poussières, thèse soutenue le 6 septembre 2013 à l’université d’Orléans, école doctorale  : énergie, matériaux, sciences de la terre et de l’univers. J. Sabard et al. « Determination of explosion combustion parameters of H2/O2/N2 mixtures », International Symposium on Hazard, Prevention and Mitigation of Industrial Explosions (ISHPMIE), juillet 2012, Cracovie, Pologne. Cette présentation a reçu un des cinq prix d’excellence décernés par les organisateurs du congrès. En savoir plus sur le film de l’explosion hydrogènepoussières réalisé à l’aide d’une caméra ultra-rapide. Aktis n°18 – octobre-décembre 2014 9



Autres parutions de ce magazine  voir tous les numéros


Liens vers cette page
Couverture seule :


Couverture avec texte parution au-dessus :


Couverture avec texte parution en dessous :