Prévision numérique de la déformation des tubes de transfert thermique et des tubes de force/de calandre durant un essai d'ébullition avec contact

Résumé de document technique présenté à :
Sûreté des réacteurs à eau lourdes sous pression 2014 / CANSAS 2014
Ottawa (Ontario)
Du 23 au 26 juin 2014

Préparé par : A. Tanase, A. Delja, A. Oussoren, J. Szymanski
Commission canadienne de sûreté nucléaire
Ottawa (Ontario), Canada

Résumé

L’évaluation de l’intégrité des canaux de combustible durant un APRP attribuable à une rupture majeure nécessite la prévision adéquate du comportement thermo mécanique des canaux de combustible suite à un contact possible entre le tube de force (TF) et le tube de calandre (TC). Des modèles d’analyse sont mis au point pour estimer les exigences en matière de sous refroidissement du modérateur afin d’éviter la défaillance des canaux après un contact. Ces modèles doivent être validés à l’aide de données expérimentales.

En 2012, l’AIEA a préparé un nouvel ICSP (de l’anglais International Collaborative Standard Problem – problème standard faisant l’objet d’une collaboration internationale) portant sur les exigences de sous refroidissement du modérateur des REL (réacteurs à eau lourde), dans le but de démontrer les capacités en matière de source froide de secours pour le modérateur lors d’un accident. Le but de cet ICSP est de fournir des données expérimentales de contact qui permettront d’évaluer les capacités des programmes informatiques à simuler ce type d’événement. Voici les principaux phénomènes simulés par les programmes informatiques :

• transfert thermique par radiation vers le tube de force
• déformation ou défaillance du tube de force
• transfert thermique entre le tube de force et le tube de calandre
• transfert thermique entre le tube de calandre et le modérateur
• déformation ou défaillance du tube de calandre

Le personnel de la CCSN participe à cet ICSP et a mis au point son propre code de simulation. La plupart des modèles et des corrélations mis en œuvre dans le code sont les mêmes que ceux qui sont intégrés dans le code de thermohydraulique CATHENA élaboré par l’industrie canadienne du nucléaire et utilisé à cette fin.

Le document résume la démarche du personnel de la CCSN en matière de calculs numériques et présente les résultats obtenus relativement au comportement thermique et mécanique des TF et des TC durant le phénomène transitoire. Des résultats ont également été obtenus concernant la déformation des canaux lors de la même série d’essais d’ébullition avec contact et déformation (CSCB, de l’anglais Strain Contact Boiling).