Thermohydraulique de l’éjection à haute pression de combustible en fusion

Résumé de la présentation/du document technique présenté lors de la :
Réunion des spécialistes de l’OCDE/AEN/CSIN sur la thermohydraulique transitoire des réacteurs nucléaires refroidis à l’eau
Du 13 au 17 décembre 2021
Préparé par :Thambiayah Nitheanandan
Commission canadienne de sûreté nucléaire

Résumé 

L’expulsion sous-marine de vapeur, de gaz et de matière en fusion, ou d’une combinaison de ceux-ci, revêt un intérêt considérable sur le plan pratique pour différentes applications industrielles aux fins de prédiction du comportement et d’estimation des conséquences. Nous avons pu améliorer notre compréhension grâce à de nombreuses études expérimentales et analytiques. Toutefois, en raison de la diversité accrue des applications et des défis, des études approfondies s’imposent.

Nous avons examiné la dynamique des bulles qui se forment sous l’eau lors de la rupture d’un tube submergé sous pression contenant du combustible en fusion et des sous‑produits gazeux. Lorsqu’un tube sous pression se fissure sous l’eau et génère une bulle de vapeur autour du tube, l’instabilité de Rayleigh-Taylor crée une distorsion de l’interface de la bulle au fil du temps. En plus de l’instabilité de l’interface, l’expansion et l’éclatement de la bulle génèrent une distorsion accrue de celle-ci. Les données expérimentales confirment que l’instabilité de l’interface joue un rôle considérable sur le plan de la dissipation de l’énergie thermique et inertielle emmagasinée dans le métal en fusion et les gaz sous pression éjectés par la rupture dynamique du tube sous pression. La caractéristique particulière de l’évolution temporelle de la bulle s’explique dans le cadre d’un essai à effets séparés mettant en cause une particule de métal en fusion encapsulée dans une bulle de gaz.

Cette étude vise à exposer les similarités thermohydrauliques de certains essais de fissuration de conduites submergées qui mettent en cause la rupture de conduites submergées en fonction de diverses tailles de conduites et de différents fluides. Nous y comparons les résultats expérimentaux et nous y discutons des différences entre la rupture inertielle et la rupture thermique d’une conduite submergée sous pression. Nous soulignons notamment que les pics de pression atteints lors de la rupture inertielle, c.‑à‑d., dans les essais sans corium, sont supérieurs aux pics mesurés lors de la rupture thermique, c.‑à‑d., dans les essais avec corium. Une étude analytique a permis de confirmer cette observation expérimentale. Dans cette étude, la rupture inertielle du tube de force présentait une charge énergétique supérieure à celle de la rupture thermique du tube de force.

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