Analyse numérique de la rétention du corium dans la cuve des réacteurs CANDU en cas d’accident grave

Résumé du document technique présenté dans le cadre de la :
14^e réunion internationale sur les systèmes thermohydrauliques, l’exploitation et la sûreté (NUTHOS-14)

Préparé par : S. Gyepi-Garbrah, F. Mehdi Zadeh, B. Moore et T. Nitheanandan
Commission canadienne de sûreté nucléaire

Résumé :

Le corium, un mélange fondu de combustible nucléaire et de débris de réacteur, présente des défis importants sur le plan de l’analyse de la sûreté des réacteurs CANDU. Nous devons comprendre le comportement du corium à proximité des boucliers d’extrémité ainsi que la formation de croûte sur la surface intérieure de la cuve de calandre afin d’évaluer la stratégie en matière de sûreté appelée « rétention dans la cuve ». La chaleur dissipée par l’eau de la voûte du réacteur autour de la calandre ne doit pas dépasser le flux thermique critique, afin d’empêcher la défaillance de la cuve de calandre et la surchauffe de la masse de corium en fusion. Par conséquent, nous devons absolument comprendre les effets tridimensionnels de l’hydrodynamique du corium à proximité des boucliers d’extrémité ainsi que la formation de croûte sur la surface intérieure de la calandre afin d’élaborer des mesures d’atténuation et d’empêcher l’atteinte du flux thermique critique sur la surface externe de la cuve de calandre en cas d’accident grave.

La stratégie de rétention dans la cuve vise à empêcher le corium de pénétrer les barrières subséquentes (c.-à-d., l’enceinte de confinement et le périmètre du site des réacteurs CANDU), tout en maintenant l’intégrité de la cuve du réacteur. Une simulation précise du comportement du corium est essentielle pour évaluer le rendement des structures de rétention dans la cuve, prédire les tendances de déplacement du corium et évaluer les brèches potentielles de confinement.

Dans ce document, nous étudions le comportement de l’écoulement tridimensionnel du corium, en tenant compte de phénomènes complexes liés à l’écoulement polyphasé, à la solidification et au transfert de chaleur durant la formation de croûte. Nous utilisons le solutionneur CFX-Solver pour étudier le comportement d’écoulement dans un modèle réduit à l’échelle 1:5 de la masse de corium du réacteur et en observer la progression. Nous utilisons les données tirées d’expériences réalisées par les Laboratoires Nucléaires Canadiens (LNC) dans des conditions représentatives pour valider le modèle du solutionneur CFX.

Les résultats de cette étude présentent des renseignements très utiles sur l’hydrodynamique du corium à proximité des boucliers d’extrémité ainsi que la formation de croûte, ce qui nous permet d’améliorer les stratégies de rétention dans la cuve et d’accroître l’efficacité de la gestion des accidents mettant en cause des réacteurs CANDU. L’étude souligne l’importance de la recherche et du développement continus à l’égard des techniques de modélisation et de simulation du comportement du corium.

Notre compréhension de l’hydrodynamique du corium et des mécanismes de transfert de chaleur évoluera au fil de la recherche, ce qui nous permettra d’obtenir des prédictions et des évaluations plus précises. L’intégration d’outils informatiques de pointe et la validation expérimentale sont prometteuses en vue d’affiner les stratégies de rétention dans la cuve et de garantir la fiabilité et l’efficacité de telles mesures.

La Commission canadienne de sûreté nucléaire contribue au projet de recherche coopérative de l’Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA) sur la rétention du corium dans la cuve, qui vise à assurer la collaboration entre les parties intéressées internationales en vue de promouvoir le rôle de la rétention du corium dans la cuve pour maintenir l’intégrité du confinement en effectuant des exercices comparatifs, y compris l’adoption d’une approche de modélisation réaliste visant à confirmer l’efficacité des stratégies de rétention du corium dans la cuve des réacteurs CANDU et des nouveaux réacteurs refroidis à l’eau.

Mots-clés

CFX, accident grave, rétention dans la cuve, gestion des accidents graves

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