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Etude de la fragmentation des jets liquides pour l'évaluation des conséquences des feux de sodium : analyse de jets par ombroscopie et modélisation numérique

Sadek, Mira. Etude de la fragmentation des jets liquides pour l'évaluation des conséquences des feux de sodium : analyse de jets par ombroscopie et modélisation numérique. PhD, Dynamique des fluides, Institut National Polytechnique de Toulouse, 2020

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Abstract

Dans le cadre du développement des réacteurs nucléaires refroidis au sodium, la maîtrise des risques liés à la réactivité chimique de ce caloporteur représente un enjeu important pour les analyses de sûreté de ce type de réacteurs. En particulier, l’inflammabilité du sodium liquide au contact de l’air nécessite d’évaluer les conséquences d’un feu de sodium occasionné par une fuite accidentelle. Dans le cas d’un feu pulvérisé, la fragmentation du jet de sodium sous forme de gouttelettes conduit à des surfaces d’échange très importantes et propices à la combustion. Les conséquences d’un feu de sodium sont alors d’autant plus graves que le degré de fragmentation et la surface de contact avec l’air sont importants. L’objectif principal de cette thèse a donc été d’étudier la fragmentation de jets liquides dans des scénarios de fuite représentatifs des réacteurs industriels et de caractériser les gouttes produites afin de développer une modélisation du phénomène. Une étude expérimentale utilisant la technique d’ombroscopie a permis de caractériser la fragmentation de jets liquides en utilisant l’eau comme fluide simulant. Des méthodes de traitement d’image ont été mises au point au cours de la thèse pour mesurer les distributions de taille, de vitesse et les concentrations de gouttes en fonction des conditions d’éjection (diamètre de buse, débit/vitesse d’éjection, orientation du jet) et en différentes positions le long du jet. L’analyse des mesures expérimentales a validé un modèle basé sur l’analyse de la turbulence pour prédire la taille des gouttes primaires d’une manière satisfaisante et en conformité avec les études de sensibilité menées expérimentalement. En outre, un modèle de fragmentation primaire a été implémenté dans le code de calculs multiphasique NEPTUNE-CFD en définissant un critère de création de gouttes basé sur le bilan d’énergies dans les mailles interfaciales, ainsi que le terme source de transfert de masse de la phase liquide continue vers le champ de gouttes dispersées. De premières comparaisons entre les essais expérimentaux et des calculs en 2D confirment la cohérence de la simulation avec les tendances d’évolution observées expérimentalement. De plus, la transposition de l’étude au cas du sodium a été initiée en définissant les conditions d’un programme expérimental.

Item Type:PhD Thesis
Uncontrolled Keywords:
Institution:Université de Toulouse > Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)
Laboratory name:
Research Director:
Bazile, Rudy and Gilardi, Thierry
Statistics:download
Deposited On:12 Oct 2021 13:58

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