Réacteurs du type eau

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Étude de l'effet modérateur de sels sur la réaction sodium-eau, pour le "lavage" d'assemblages de combustible irradiés issus de réacteurs à caloporteur sodium

Étude de l'effet modérateur de sels sur la réaction sodium-eau, pour le "lavage" d'assemblages de combustible irradiés issus de réacteurs à caloporteur sodium

initio ). Les simulations ab initio statiques permettent de préciser le processus impliquant un seul atome de sodium, et les simulations dynamiques simulent la réaction de formation des produits H . et Na + OH - à partir d’un cluster de sodium hydraté. En 2008, Cwiklik et al. [37] ont trouvé, en étudiant le comportement d'un atome de sodium entouré de 4,5 ou 34 molécules d'eau ("clusters"), que la réaction procède selon le transfert d’un électron depuis le métal (électron 3s) vers une molécule d’eau se trouvant à la surface du métal . L’électron dans le métal est toujours au même niveau d’énergie (avec ou sans sel en solution). Dans une première étape, leur étude suggère que l'électron sort du métal, se trouve pendant un temps court sous forme d'électron solvaté dans la cage de solvant. Ensuite cet électron interagit avec une molécule d'eau excitée vibrationnellement. Enfin, il réagit avec la molécule d'eau en créant un radical hydrogène et une molécule d'hydroxyde OH - dans leurs calculs, le radical ne menait pas à la formation d'hydrogène car ils ne considéraient qu'un seul atome de sodium. Les espèces finissaient par se recombiner sans aboutir à la formation des produits habituels (soude + hydrogène gazeux). Il aurait fallu pouvoir prendre en compte un plus grand nombre d'atomes de sodium pour permettre la formation d'hydrogène par réaction de 2 radicaux hydrogène. Cela n'a pas encore été malheureusement possible dans ce type de calculs.
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Effet de transitoires oxygénés sur l'oxydation et la corrosion sous contrainte d'un acier inoxydable 316L écroui en milieu primaire des réacteurs à eau sous pression

Effet de transitoires oxygénés sur l'oxydation et la corrosion sous contrainte d'un acier inoxydable 316L écroui en milieu primaire des réacteurs à eau sous pression

Seuils de dureté pour l’amorçage et la propagation de fissures de CSC De manière générale, quel que soit le type d’essai, l’écrouissage résultant de l’essai de CSC (à différencier de la pré-déformation) serait nécessaire à l’amorçage de fissures de CSC pour les aciers inoxydables en milieu primaire nominal. Ainsi, Couvant (Couvant, 2003) montre que la dureté est toujours supérieure à 240 HV 0,1 à proximité immédiate des fissures de CSC, dans le cas d’éprouvettes non prédéformées sollicitées en traction lente. Cette valeur de dureté constituerait donc une condition nécessaire à l’amorçage des fissures de CSC pour l’alliage 304 testé. Il ne s’agit toutefois pas d’une condition suffisante, car des essais à charge constante ont donné lieu à des valeurs de dureté plus élevées, sans toutefois présenter de fissures de CSC. De la même manière, un seuil de 310 HV 0,1 est avancé pour la propagation rapide de fissures de CSC (lorsque la profondeur des fissures dépasse la taille moyenne d’un grain, à savoir environ 50 µm). Ces seuils ne portent pas sur la prédéformation du matériau ; toutefois, celle-ci contribue à augmenter la dureté du matériau, et facilite probablement l’obtention et le dépassement de ces seuils de fissuration. Raquet propose quant à lui un seuil de dureté initiale de 300 +/- 10 HV 0,05 (0,49N) pour la propagation de fissures de CSC dans le cas d’éprouvettes grenaillées testées en traction lente : au-delà de cette valeur, la vitesse de fissuration augmente fortement (Figure 21) (Raquet et al., 2005). Il s’agit ici de la dureté initiale de l’éprouvette en surface, après prédéformation mais avant l’essai de CSC. Enfin, Huguenin (Huguenin, 2012) vérifie que la dureté initiale des éprouvettes prédéformées (par traction ou laminage) est supérieure à 220 HV 0,1 lorsque des fissures de CSC sont observées. Les essais de CSC d’Huguenin sont réalisés à l’aide d’éprouvettes entaillées ; en tenant compte de la plastification en fond d’entaille au cours de l’essai de CSC, ces valeurs de dureté semblent donc cohérentes avec le critère proposé par Couvant (Couvant, 2003).
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Contribution à la modélisation multidimensionnelle des écoulements bouillants convectifs en conduite haute pression pour l'application au cas des réacteurs à eau pressurisée

Contribution à la modélisation multidimensionnelle des écoulements bouillants convectifs en conduite haute pression pour l'application au cas des réacteurs à eau pressurisée

Cette campagne C6100/TESS 3 se distingue des campagnes précédentes, à la fois par les gammes de paramètres thermodynamiques étudiés (domaine des basses vitesses massiques), mais également par le fait que des mesures simultanées et colocalisées ont été réalisées en utilisant une bi-sonde optique et un thermocouple de type K. En revanche, les températures de paroi n’ont pas été enregistrées durant cette campagne. Le fluide utilisé est du Fréon R134A. Pour ces essais, dont la vocation première concer- nait l’étude des phénomènes de recondensation à cœur, le tube ne chauffe pas sur toute sa longueur mais uniquement sur une partie d’entre elle (L=0.985 m et L=2.485 m), cette partie chauffante pouvant être déplacée à loisir le long du tube dont la longueur totale est de 3.485 m. Dans ce travail, seuls les essais pour lesquels la fin de longueur chauffante correspond à la fin du tube ont été considérés, les mesures étant toujours réalisées en sortie de la section d’essais.
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Raffinement de maillage multi-grille local en vue de la simulation 3D du combustible nucléaire des Réacteurs à Eau sous Pression

Raffinement de maillage multi-grille local en vue de la simulation 3D du combustible nucléaire des Réacteurs à Eau sous Pression

I.1 Problématique industrielle 11 Cela conduit à l’utilisation d’éléments quasi dégénérés et donc à des systèmes mal conditionnés, pour lesquels la convergence de la méthode de résolution est difficile. Il possède environ 5150 éléments de maillages, soit 3 fois plus que le maillage classique. Mais l’augmentation rapide du nombre de ddl au niveau des zones de contact (environ 24700 relations de contact-frottement, soit près de 9 fois plus que le maillage classique) rend le calcul d’autant plus long et difficile (voir [ Sercombe et al., 2013 ] par exemple). En effet, 3 jours de calcul sont nécessaires pour réaliser un calcul IPG dans ce cas sur le même type d’ordinateur. Enfin, un maillage raffiné de façon plus régulière (voir figure I.7(c) ) a également été testé pour réaliser un calcul de type IPG. Celui-ci possède des mailles minimales de l’ordre de 20 µm selon les directions r et z et de 50 µm selon la direction θ mais les tailles de maille augmentent de façon plus progressive que dans le cas précédent, ce qui conduit à des éléments moins étirés. Par conséquent, le maillage est constitué d’environ 21000 éléments, auxquels s’ajoutent près de 68000 relations de contact-frottement. Il faut alors 3 semaines de calcul pour réaliser une simulation de type IPG. Les résultats obtenus avec ces différents maillages montrent un effet important du raffinement régulier axial et azimutal du maillage sur les déformations viscoplastiques équivalentes et les contraintes radiales dans la gaine au niveau du point triple. Mais les temps de calculs obtenus avec le maillage raffiné de façon plus régulière sont prohibitifs, particulièrement dans un contexte industriel pour lequel des études paramétriques doivent pouvoir être réalisées dans un temps de calcul acceptable (maximum une semaine).
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Cinétique de réaction et solubilité des produits de corrosion dans les conditions physico-chimiques du circuit primaire des réacteurs à eau sous pression (REP)

Cinétique de réaction et solubilité des produits de corrosion dans les conditions physico-chimiques du circuit primaire des réacteurs à eau sous pression (REP)

~ 36 ~ La boucle SOLO est une cellule de mesure de solubilité à haute température fabriquée par la société Top Industrie. Cette installation est composée de quatre sous-circuits : le circuit d’injection et de conditionnement des solutions, le circuit de réaction, le circuit d’échantillonnage et le circuit de régulation de la pression. Le système d’échantillonnage a été conçu par EDF R&D, l’automatisation et le couplage informatique de la séquence d’échantillonnage a été réalisé par la société Tecso. L’installation est montée sur un châssis métallique entouré de panneaux en Lexan coulissants. Des bacs de rétention sont placés sous le châssis afin de recueillir les effluents en cas de fuite. Le pilotage de l’ensemble des composants de la cellule (hormis le vérin du four) est réalisé via une interface informatique. L’installation a été conçue pour réaliser des essais dans les conditions physico-chimiques du circuit primaire des REP. La température et la pression maximale doivent être supérieures à celles du point critique de l’eau. La cellule permet de réaliser des essais jusqu’à 410 °C et 250 bars. Les produits de conditionnement injectés dans le fluide primaire sont l’acide borique, la lithine et l’hydrogène. Les solutions d’essai seront donc composées de ces mêmes produits auxquels viendront s’ajouter différents acides et bases. De plus, la cellule est équipée d’un circuit d’injection de gaz qui permet de contrôler les quantités d’hydrogène et d’oxygène dissous dans la solution. L’installation comporte aussi un système d’injection d’acide à la température d’essai afin d’éviter la reprécipitation d’espèces dissoutes. Les concentrations attendues sont parfois très basses (< 10 ng.kg -1 ) et proches des limites de quantification des technologies d’analyses chimiques disponibles. Afin d’éviter toute modification de la spéciation due à des espèces indésirables, il faut accorder une attention particulière au choix des matériaux utilisés dans cette installation. Ils ont été sélectionnés pour leur caractère chimiquement inerte : ces matériaux doivent offrir une très bonne résistance chimique, ne pas relâcher d’éléments indésirables dans la solution et ne pas entrainer d’interaction (sorption) avec les éléments dissous en solution. La partie haute température a donc été réalisée en Platine Rhodié et la partie basse température est constituée de polymères de type PEEK (polyétheréthercétone), PEHD (polyéthylène haute densité) et PTFE (polytétrafluoroéthylène). Dans les sous-chapitres suivants, les différents sous-circuits de la cellule sont décrits en détail puis, les résultats de quelques tests de fonctionnement sont présentés.
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Modélisation multi-échelle du couplage physico-chimie - mécanique du comportement du combustible à haute température des réacteurs à eau sous pression

Modélisation multi-échelle du couplage physico-chimie - mécanique du comportement du combustible à haute température des réacteurs à eau sous pression

r F IG . 2.6 – Sch´ema d’une bulle intergranulaire selon COSEL avec θ = 50° Le code de calcul COSEL a ´et´e developp´e pour mod´eliser les ph´enom`enes durant les tran- sitoires de puissance. De ce fait, durant les cycles en r´eacteur de puissance, un mod`ele encore plus simple est utilis´e pour d´ecrire la physico-chimie (ce mod`ele ne d´ecrit pas les popula- tions de cavit´es). Ainsi, lors du reconditionnement, on initialise les nombres de bulles in- tragranulaires et intergranulaires. Ces conditions initiales ont ´et´e d´etermin´ees suivant des observations exp´erimentales. Il faut n´eanmoins signaler que les techniques de quantifica- tion de porosit´es intragranulaires et intergranulaires par analyse d’image sont relativement r´ecentes (2003). Auparavant, on pouvait essayer de quantifier le nombre de bulles avec un comptage visuel mais pour un combustible ayant subi une irradiation de base de deux cycles, cela repr´esentait une r´eelle difficult´e et n´ecessitait un param`etre ajustable suppl´ementaire. Cela revenait `a convenir que ces nombres de cavit´es ne d´ependent pas de l’irradiation de base (nombre de cycles,...) ou du type du combustible (UO 2 standard, dop´e chrome,...).
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Optimisation multi-objectifs du pilotage des réacteurs nucléaires à eau sous pression en suivi de charge dans le contexte de la transition énergétique à l'aide d'algorithmes évolutionnaires

Optimisation multi-objectifs du pilotage des réacteurs nucléaires à eau sous pression en suivi de charge dans le contexte de la transition énergétique à l'aide d'algorithmes évolutionnaires

La première explication suggère qu’il est peut-être possible de trouver des solutions proches de l’optimalité pour tous les burnups, y compris le début de cycle, mais que l’algorithme ne les cherche pas à cause de la pondération. Cependant, les solutions ne sont pas plus proches pour une ou l’autre des 3 scalarisations (voir Tab. 5.4). En effet, la comparaison des IGD pour les différentes scalarisations montre des différences non signifi- catives, avec des p-valeurs très supérieures à 0.05. Ceci semble suggérer que le changement de scalarisation MBu n’a pas une grande influence sur la distance aux fronts de référence. Une scalarisation pertinente pour vérifier ce résultat serait de prendre la moyenne des objectifs IBu normalisés avec la moyenne et l’écart type de leurs burnups respectifs. Ainsi, on assure que la variance est la même pour chaque terme de la somme permettant de calculer le volume d’effluents MBu. Par manque de ressources de calcul, cette expérience n’a pas été effectuée. Table 5.4 – Distance générationnelle inversée (IGD) moyenne des fronts optimisés par la méthode MBu aux fronts de référence pour chaque burnup. La p-valeur indiquée entre parenthèses est le résultat de la comparaison des moyennes aux résultats de S1.
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Corrosion sous contrainte de l'alliage 600 en milieu primaire des réacteurs à eau sous pression : apport à la compréhension des mécanismes

Corrosion sous contrainte de l'alliage 600 en milieu primaire des réacteurs à eau sous pression : apport à la compréhension des mécanismes

7. CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES L’obtention d’un modèle mécaniste intégrant les paramètres influençant la corrosion sous contrainte de l’Alliage 600 en milieu primaire de REP est une étape préliminaire à tout développement mathématique sur la base duquel une prévision précise de la fissuration pourra être établie. A cette fin, un certain nombre de modèles ont été développés et proposés dans la littérature, mais peu d’entre eux arrivent à intégrer l’influence de tous les paramètres. Le mécanisme d’oxydation interne et la famille de modèles basés sur l’action de l’hydrogène ont paru les plus prometteurs. Dans la présente étude, il a été choisi de cibler les expérimentations de façon à sélectionner les mécanismes les plus pertinents. Pour cela, des essais dans un milieu simulant le milieu primaire avec des marqueurs isotopiques ont été menés sur deux types d’éprouvettes. Des éprouvettes à déformation imposée de type « U-bend » ont été utilisées dans un premier temps et des éprouvettes ayant des microstructures contrôlées ont été utilisées dans un second temps.
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Modélisation de l'amorçage de la corrosion sous contrainte dans les alliages base nickel 182 et 82 en milieu primaire des réacteurs à eau sous pression

Modélisation de l'amorçage de la corrosion sous contrainte dans les alliages base nickel 182 et 82 en milieu primaire des réacteurs à eau sous pression

Figure 37 – Effet de l’intensité sur l’espace ionisé [97] Pour une distance entre l’électrode et la pièce à souder constante, on note sur la Figure 37 que la dimension du bain fondu augmente avec l’intensité de soudage I. 4) Paramètres de soudage utilisés pour les alliages base nickel 182 et 82 étudiés Dans cette partie, sont présentés les différents paramètres pouvant être modifiés au cours de l’opération de soudage, ceux-ci peuvent avoir une influence sur les propriétés (microstructure, précipitation, présence d’inclusions ou d’impuretés, comportement mécanique) du moule de soudure. D’après le Tableau 9, les vitesses de soudage pratiquées pour des enrobages basiques sont faibles. Ce type d’enrobage est plus adapté au soudage d’alliages base nickel car il limite l’énergie calorifique linéique dissipée pendant le soudage. Cela évite un grossissement des grains trop important [98] et réduit l’hydrogène pouvant diffuser dans le métal déposé. Il assure également une haute pureté de la soudure (peu de soufre, phosphore, oxygène et d’inclusions solides) et de bonnes caractéristiques mécaniques (limite d’élasticité, allongement à la rupture, résilience) [94].
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Mécanismes et modélisation multi-échelle de la rupture fragile trans- et inter-granulaire des aciers pour réacteurs à eau sous pression, en lien avec le vieillissement thermique

Mécanismes et modélisation multi-échelle de la rupture fragile trans- et inter-granulaire des aciers pour réacteurs à eau sous pression, en lien avec le vieillissement thermique

4.4. CONFRONTATION DES MOD` ELES AUX DONN´ EES BIBLIOGRAPHIQUES par rapport ` a celles mesur´ees sur des alliages ternaires Fe-C-P (figure 4.9 ). A partir des travaux de Benz et al. [ 103 ], Shatynski [ 104 ] et Keller et al. [ 105 ], les auteurs [ 2 ] expliquent cette modification de s´egr´egation en avan¸cant que l’ajout de chrome dans un alliage Fe- C-P entraˆıne une chute de la solubilit´e du carbone dans la matrice de fer. Cette chute de solubilit´e provoque une diminution de la concentration en carbone aux joints des grains ainsi qu’une diminution de l’interaction entre les atomes de phosphore et ceux de carbone. Pour ces raisons, les concentrations en phosphore aux joints des grains mesur´ees sur un alliage Fe-Cr-C-P tendent ` a se rapprocher de celles mesur´ees sur des alliages Fe-P. L’effet de la solubilit´e sur la s´egr´egation d’´equilibre soul`eve ´egalement d’autres questions. Par exemple l’ajout de molybd`ene (0.5% massique) dans les aciers de type 18MND5 a ´et´e longtemps motiv´e par le fait que cet ´el´ement diminuait la quantit´e de phosphore pouvant s´egr´eger aux joints des grains : ainsi le molybd`ene ’annihilait’ l’effet du vieillissement ther- mique sur les propri´et´es ` a rupture du mat´eriau. Or selon les ´etudes de Yu et Mc Mahon [ 106 ] le molybd`ene a un effet b´en´efique ` a court terme puisque qu’il forme avec le phos- phore des compos´es de transition Mo-P, dont la cons´equence imm´ediate est de diminuer la quantit´e de phosphore en solution solide. Yu et Mc Mahon [ 106 ] montrent ´egalement qu’au cours de vieillissements isothermes de longues dur´ees, ces compos´es de transition Mo-P peuvent se d´ecomposer, pour former des carbures de molybd`ene, thermodynamiquement plus stables. Si ces r´esultats sont confirm´es, les cons´equences peuvent ˆetre n´efastes pour le mat´eriau car la formation de carbures de molybd`ene diminuerait la concentration de la matrice en carbone et augmenterait celle en phosphore . . .
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Amorçage des fissures de corrosion sous contrainte dans les aciers inoxydables austénitiques pré-déformés et exposés au milieu primaire des réacteurs à eau sous pression

Amorçage des fissures de corrosion sous contrainte dans les aciers inoxydables austénitiques pré-déformés et exposés au milieu primaire des réacteurs à eau sous pression

avec I β l’indice associé au chemin de déformation. Dans la même lignée, Couvant propose d’inclure l’effet du chemin de déformation dans l’indice contrainte I σ en vue d’une application à l’acier 304L (Couvant 2010). Une simulation de la concentration des contraintes aux joints de grains pour un trajet de déformation perpendiculaire (β = -0,5) a été réalisée sur un agrégat synthétique à l’aide du code ASTER : l’agrégat est déformé dans une direction puis dans la direction perpendiculaire. La Figure 2-73 représente l’évolution de la concentration des contraintes sur les joints de grains en fonction de la contrainte moyenne appliquée. Lorsqu’un trajet de déformation de type β = -0,5 est considéré, la concentration des contraintes sur les joints de grains lors du deuxième chargement augmente d’environ un facteur 2 par rapport à celle atteinte à la suite du premier chargement. De plus, lorsque la valeur moyenne de la contrainte appliquée lors du deuxième chargement augmente, une homogénéisation de la concentration des contraintes aux joints de grains est observée. Cette homogénéisation est d’autant plus importante que la valeur moyenne de la contrainte du premier chargement a été élevée. Ce résultat, obtenu par calculs sur aggrégat polycristallin, est cohérent avec les résultats des essais de traction lente sur aciers inoxydables austénitiques 304L et 316L obtenus par Couvant (Couvant 2009): il montre qu’un amorçage significatif est obtenu après une pré-déformation faible lorsque le deuxième chargement est faible à modéré. Ces conditions sont celles qui permettent d’obtenir le maximum d’hétérogénéités de déformation.
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Facteurs métallurgiques et mécaniques contrôlant l'amorçage de défauts de corrosion sous contrainte dans l'alliage 718 en milieu primaire des réacteurs à eau sous pression

Facteurs métallurgiques et mécaniques contrôlant l'amorçage de défauts de corrosion sous contrainte dans l'alliage 718 en milieu primaire des réacteurs à eau sous pression

L’amélioration continue des performances et de la fiabilité des assemblages de combustible des réacteurs à eau sous pression nécessite de bien connaître les marges de fonctionnement des structures et des matériaux les constituant. Le choix de l’alliage 718 comme matériau de référence pour cette étude répond à la volonté industrielle d'identifier les paramètres du premier ordre contrôlant l'excellente tenue à l’amorçage de défauts de Corrosion Sous Contrainte (CSC) de cette nuance. A cette fin, un essai spécifique d'amorçage de défauts de CSC a été développé et modélisé. La sélectivité de cet essai de traction lente en milieu primaire REP simulé à 350°C sur éprouvette emboutie en V a été clairement établie à l’aide de neuf coulées de feuillards en alliage 718. Indépendamment de leur origine (élaborateur et/ou transformateur) et bien qu’ayant un passé thermomécanique analogue, elles présentent des niveaux de sensibilité à l’amorçage de défauts très différents. L’ensemble des matériaux caractérisés développent des couches d'oxydes de nature, compositions et dimensions analogues pour une large gamme de durées d’exposition en milieu primaire REP simulé réalisée dans l’intervalle de températures [320°C – 360°C]. Des analyses SIMS ont permis de mettre en évidence un processus d’oxydation intergranulaire et/ou interne sur des profondeurs micrométriques, accompagné par la présence d’oxygène dissous en amont de ces pénétrations intergranulaires. En outre, il a été établi que le niveau de résistance à l’amorçage de défauts de CSC de l’alliage 718 n’est pas modifié par la précipitation en quantité plus ou moins importante de la phase δ, quelles que soient sa morphologie et sa localisation. L’étude des effets de la mécanique sur le comportement de l’alliage 718 vis-à-vis de l’amorçage de défauts de CSC a permis d’établir que le niveau de sensibilité intrinsèque d’une coulée à la fissuration intergranulaire fragile semble être lié à la teneur de l’alliage en espèces interstitielles. De plus, le déclenchement d’instabilités plastiques de type PLC permet à lui seul d’inhiber la rupture intergranulaire à caractère fragile de l’alliage. L’étude de la localisation de la déformation par EBSD semble montrer que les différents niveaux de sensibilité observés peuvent être reliés à une tendance plus ou moins prononcée du matériau à localiser la déformation, générant ainsi de fortes incompatibilités entre grains.
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Modélisation du comportement mécanique "post-trempe", après oxydation à haute température, des gaines de combustible des réacteurs à eau pressurisée

Modélisation du comportement mécanique "post-trempe", après oxydation à haute température, des gaines de combustible des réacteurs à eau pressurisée

53 3.1. L’essai de compression d'anneaux Les essais de compression d'anneaux, plus connus sous leur nom en anglais « Ring Compression Tests (RCT) », sont largement utilisés pour caractériser le comportement mécanique des gaines en alliage de Zr, et plus particulièrement dans le cadre de l’APRP. En fait, ceux-ci sont peu consommateurs de matière et ne nécessitent pas d’usinage complexe, ce qui est un avantage notamment quand il s'agit de matériaux irradiés et/ou très fragiles. L’essai consiste à écraser un tronçon de gaine (l’anneau) entre deux plateaux à vitesse de déplacement constante, en traçant la courbe de force-déplacement. Pour ce type d’essai, on considère que la rupture de l'éprouvette a lieu s’il y a au moins une fissure localement traversante. Des propriétés mécaniques, telles que la force maximale atteinte ou le déplacement à rupture, peuvent être déduites d’un essai de compression d’anneaux à partir de la courbe de force déplacement, mais leur estimation dépend directement du choix de la chute de charge qui correspond à la rupture de l'éprouvette.
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Réacteurs nucléaires à caloporteur gaz

Réacteurs nucléaires à caloporteur gaz

La neutronique des RHT Les caractéristiques physiques et neutroniques des RHT Les réacteurs à gaz à haute température ont un comporte- ment neutronique très spécifique : celui-ci est dû essentielle- ment au combustible à particules et au modérateur graphite utilisés pour ce type de réacteur. À la différence des réacteurs à eau, dans lesquels les deux fonctions de caloporteur et de modérateur sont assurées par l’eau, le caloporteur hélium ne joue ici pratiquement aucun rôle de modération des neutrons. Ce découplage donne au concepteur une grande liberté dans le choix des caractéristiques neutroniques des RHT. La masse atomique relativement importante du carbone fait du graphite un modérateur médiocre : il faut faire subir aux neutrons de fission un grand nombre de diffusions élastiques avant qu’ils atteignent la plage des énergies thermiques (120 collisions en moyenne, comparées aux 18 nécessaires avec le modérateur hydrogène). Il en résulte un grand nombre de neutrons dans le domaine épithermique* (quelques eV à quelques dizaines de keV), comparativement aux autres filières de réacteurs, avec une forte probabilité d’absorption dans les résonances* des noyaux lourds pendant la phase de ralentissement. La figure 35 montre les répartitions en énergie de la population de neutrons pour plusieurs types de réacteurs. La seconde courbe (particules sans matrice car- bone) ne correspond pas à une filière spécifique de réacteur, mais permet de quantifier l’impact du modérateur graphite par comparaison au cas d’un RHT standard. Les particules dépourvues de leur matrice graphite environnante et baignées directement par le gaz font apparaître un spectre de neutrons décalé vers les hautes énergies. On retiendra cependant que le graphite possède une section efficace d’absorption des neu- trons très faible (~ 3 mbarns*, deux ordres de grandeur infé- rieurs à celle de l’hydrogène), ce qui est favorable au bilan neutronique* du réacteur (moins de captures stériles) et le rend finalement meilleur que l’eau en terme de compromis pouvoir-modérateur / absorption. Enfin, la très faible absorp- tion du graphite naturel et sa présence en grande quantité dans le RHT accordent un rôle significatif aux impuretés dans l’absorption des neutrons par le graphite. Il s’avère donc indis- pensable de prendre en compte, durant les calculs de neutro- nique, le niveau d’impuretés obtenu lors de la fabrication du graphite.
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Effet des défauts d'implantation sur la corrosion des aciers inoxydables austénitiques en milieu primaire des réacteurs à eau pressurisée

Effet des défauts d'implantation sur la corrosion des aciers inoxydables austénitiques en milieu primaire des réacteurs à eau pressurisée

Les échantillons implantés xénon présentent la couche d’oxyde interne la plus épaisse (environ 90 nm) alors qu’une couche d’environ 20 nm d’épaisseur est mise en évidence sur les échantillons de référence et implantés protons. La comparaison des deux types d’échantillons implantés montre que ces 2 modes d’implantation ont des conséquences différentes sur la cinétique d’oxydation de l’acier inoxydable 316L. Dès les premières 24 h d’exposition, la couche interne formée sur les échantillons implantés au xénon atteint une épaisseur du même ordre de grandeur que la profondeur affectée par l’implantation d’ions (≈ 90 nm). Les défauts créés par ce type d’implantation semblent donc augmenter la sensibilité de l’acier inoxydable 316L à la corrosion généralisée en milieu primaire. A l’inverse, l’influence de l’implantation de protons sur la cinétique de corrosion semble négligeable puisque les cinétiques d’oxydation mesurées sur ce type d’échantillon et sur les échantillons de référence sont tout à fait comparables. Il peut cependant être remarqué que l’épaisseur de la couche d’oxyde formée sur les échantillons de référence dorés après 600 h d’exposition (environ 20 nm) est beaucoup plus faible que les épaisseurs qui ont été mises en évidence sur le même type d’échantillon non revêtu d’un dépôt d’or (de l’ordre de 300 nm), à partir des observations par MET présentées au chapitre 3. Ces différences impliquent donc de vérifier la concordance des résultats obtenus par le couplage des techniques d’analyses par faisceau d’ions et par microscopies électroniques (MEB et/ou MET) afin de vérifier si le dépôt d’or est bien inerte vis-à-vis des cinétiques d’oxydation.
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Oxydation d'un alliage base nickel utilisé dans les réacteurs à eau pressurisée, approche expérimentale et modélisation

Oxydation d'un alliage base nickel utilisé dans les réacteurs à eau pressurisée, approche expérimentale et modélisation

majorité d‟entre eux a conclu à la présence de formes plus complexes de type oxyde mixte riche en nickel et fer [14] [26][25][27][29][31][39][40], voire pouvant contenir du chrome oxydé [53][54]. Ces différents composés, répartis en extrême surface sous la forme de cristallites éparses, peuvent varier en composition et en taille selon les études. Pour Zhang et al. [55], Kuang et al. [45], Gardey et al. [25] ou encore Soustelle [26], cette couche externe est formée par de grosses cristallites polyédriques riches en nickel et en fer. Les observations MEB/EDS (EDS : energy dispersive X-ray spectrometry) de ce dernier ont permis de déterminer que ces cristallites étaient plutôt riches en fer, environ 28%, et composées de 14 et 26% de nickel. Pour Delabrouille et al. [53], les analyses par MET/EDS des cristallites de la couche externe indiquent la présence de chrome en plus du fer et du nickel. Réparties aléatoirement, leur composition est de 40% en fer, 50% en chrome et 10% en nickel. Panter [29] décrit, donc, sur la base d‟observations couplées MET/EDS et spectrométrie de masse à ionisation secondaire (SIMS : Secondary Ion Mass Spectrometry), la couche externe comme duplex. Elle serait composée d‟une couche externe formée de petites cristallites de type spinelle et de formule générale (Ni,Fe)(Cr,Fe) 2 O 4 , avec par-dessus, une couche de grosses cristallites réparties de façon éparse de
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Développement d'un module de thermohydraulique simplifiée dans le code Donjon4 pour l'étude multiphysique des réacteurs à eau pressurisée

Développement d'un module de thermohydraulique simplifiée dans le code Donjon4 pour l'étude multiphysique des réacteurs à eau pressurisée

C’est donc dans la lign´ ee de ces projets dits multiphysiques que cette maˆıtrise a vu le jour, motiv´ ee par la volont´ e de mettre en place un outil de calcul thermohydraulique 1-D sim- plifi´ e dans le code Dragon/Donjon Version4 distribu´ e par l’IGN de l’´ Ecole Polytechnique de Montr´ eal dans le but d’´ etudier le fonctionnement normal d’un r´ eacteur en r´ egime stationnaire ou pour fournir une approximation d’un comportement accidentel en r´ egime transitoire. Le module de calcul ainsi d´ evelopp´ e, appel´ e THM, et bˆ ati autour des tables de vapeur Freesteam (Pye, 2013), a pour but de d´ eterminer une carte de l’´ etat thermodynamique et de l’´ ecou- lement monophasique dans le r´ eacteur nucl´ eaire, aussi bien en r´ egime stationnaire qu’en r´ egime transitoire. Contrairement au code ARTHUR (Fassi Fehri, 2008) aussi d´ evelopp´ e par l’IGN, le module THM ne permet pas, ` a ce jour, l’´ etude des r´ eacteurs ` a eau lourde de type CANDU. Cependant, il reprend les mˆ emes ´ equations physiques et thermohydrauliques pour r´ ealiser un calcul alliant simplicit´ e, pr´ ecision et rapidit´ e. Le module permet alors de donner des r´ esultats pertinents pour les r´ eacteurs de type REP pour lesquels l’´ ecoulement est quasi exclusivement monophasique, ` a l’exception de certains sc´ enarios accidentels pour lesquels un code diphasique est requis.
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Simulation des fuites neutroniques à l'aide d'un modèle B1 hétérogène pour des réacteurs à neutrons rapides et à eau légère

Simulation des fuites neutroniques à l'aide d'un modèle B1 hétérogène pour des réacteurs à neutrons rapides et à eau légère

Dès lors, le travail du module d’autoprotection revient à trouver une géométrie homogène équivalente au problème hétérogène considéré pour déterminer ‡ d et à interpoler la valeur des sections efficaces en fonctions de données tabulées dans les bibliothèques. La méthode de Stamm’ler utilisée dans DRAGON 3 et détaillée dans Hébert and Marleau (1991) fait partie de ce type de méthodes. Elle suppose un modèle de résonnance intermédiaire pour le ralentissement (approximation de Goldstein-Cohen) et permet de traiter une macro- zone résonnante (i.e. un seul isotope résonnant pouvant être réparti dans plusieurs zones séparées avec la même concentration). Le problème hétérogène est alors ramené à une somme de problèmes homogènes en manipulant la formulation de l’équation (2.50) en théorie des probabilités de première collision et en exprimant certaines de ces probabilités en tant que sommes de fractions rationnelles de la section efficace résonnante. On montre alors que la valeur de la section efficace de dilution s’obtient directement en fonction des coefficients de ce développement en fractions rationnelles.
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Prise en compte d'un couplage fin neutronique - thermique dans les calculs d'assemblage pour les réacteurs à eau pressurisée

Prise en compte d'un couplage fin neutronique - thermique dans les calculs d'assemblage pour les réacteurs à eau pressurisée

Pour chaque type d’assemblage, on réalise donc une série de calculs en faisant varier ces pa- ramètres pour remplir une grille multi-paramétrée qui servira de donnée d’entrée au code de cœur qui pourra alors interpoler dans cette grille en fonction des conditions locales du cœur. Parmi ces paramètres, le burn-up est traité de façon particulière (burn-up = taux de com- bustion, en anglais) : on réalise un calcul d’évolution en conditions nominales (tous les autres paramètres fixés à leur valeur nominale) qui permet de connaître les concentrations isoto- piques à chaque pas de burn-up.
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Caractérisation des résines échangeuses d'ions d'intérêt pour les réacteurs à eau sous pression : Application et validation d'un modèle dédié

Caractérisation des résines échangeuses d'ions d'intérêt pour les réacteurs à eau sous pression : Application et validation d'un modèle dédié

des composants de la solution initiale sur les parois des contenants en verre ou une influence de la température. Cependant, l’erreur se répétant dans plusieurs laboratoires différents, il est possible qu’il y ait une autre explication. Par exemple, l’interdiffusion du contaminant dans le film de Nernst pourrait être favorisée par le transport des protons. La hauteur de colonne n’a pas d’influence sur le MTC lorsque les colonnes testées sont utilisées en série. Dans le cas contraire, une évolution est constatée en fonction de la longueur de colonne; celle-ci a été reliée à de possibles différences de tassement (sous l'effet des forts débits) et donc de la porosité, bien que nous ne l'ayons pas mesurée expérimentalement dans les conditions de fort débit type CNPE. Le coefficient de dispersion obtenu était négligeable dans le cadre de ces essais à faible débit. Il est à noter cependant que d’autres auteurs ont eu des résultats différents. Ils ont montré que lorsque la vitesse augmente, il peut se créer une zone de turbulence en aval de la bille de résine et des phénomènes de dispersivité d’Eddy en milieu type REI. Un autre type de REI a été testé afin de vérifier l’influence du diamètre de particule et de la porosité. Cette dernière est le paramètre le plus influent même si cette influence est bien moindre vis-à-vis de celle liée à la vitesse de filtre. La température comme la vitesse de filtre a une incidence directe sur l’hydrodynamique du fluide en réduisant la viscosité (donc l’épaisseur du film) et en augmentant la valeur du coefficient de diffusion (donc la vitesse de diffusion dans le film). Lorsque la température augmente, le MTC augmente. Il faut tenir compte de l’influence de la température. Un échange multi-composant a été étudié. Ce dernier obéit normalement à la « minority rule » [Helfferich, 1982] qui dit que : lorsque l’un des composés est minoritaire, ce dernier gouverne la vitesse de l’échange d’ions. Dans les solutions représentatives de CNPE, la plupart des ions sont dans des concentrations qui les rendent minoritaires vis-à-vis de l’ion initialement présent en phase résine. Parmi ces ions minoritaires lequels gouvernent l’échange d’ions ? Dans le cadre d’un échange multi-composant, les MTC de chaque ion ne sont pas influencés par la présence d’un autre ion. La présence d’un autre composant minoritaire ne joue donc pas sur le coefficient d’inter-diffusion. Ce dernier reste proportionnel au coefficient de diffusion de l’ion considéré et indépendant des autres ions même si ces derniers sont aussi dans des compositions minoritaires.
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