Simulation du refroidissement d’une zone représentative d’un assemblage de cœur de REP par un écoulement dispersé vapeur/gouttes

Lors d’un accident hypothétique de perte de réfrigérant au primaire (APRP) dans un réacteur à eau pressurisée (REP), de l’eau est injectée dans le plenum du cœur afin de refroidir les assemblages. Due à l’élévation de la température des assemblages au cours du transitoire, un écoulement constitué de vapeur avec des gouttes dispersées se forme en aval du front de remouillage. Cet écoulement permet de refroidir les parties d’assemblages non encore immergées par l’eau. La caractérisation des transferts thermiques dans ces zones est indispensable pour s’assurer que les assemblages puissent être refroidis même s’ils sont déformés. Afin de caractériser ces transferts, une boucle expérimentale, appelée COLIBRI, a été construite. Cette boucle a permis de déterminer le flux de chaleur dégagé par un écoulement vapeur/gouttes à l’échelle d’un sous-canal combustible intact ou déformé en conditions thermo-hydrauliques typiques d’un APRP. D’autre part, COLIBRI a permis la validation d’un code, appelé NECTAR, qui a été développé dans le but de calculer le transfert de chaleur et de masse, ainsi que la dynamique des gouttes dans un écoulement polydispersé dans les mêmes conditions géométriques et thermo-hydrauliques que COLIBRI. L’analyse des premiers résultats expérimentaux avec NECTAR a montré que la convection entre la vapeur et la paroi est le mécanisme de transfert le plus important dans le calcul du flux interne de chaleur mais le transfert de chaleur par impacts de gouttes à la paroi est également non négligeable. Ces résultats obtenus avec une température d’entrée de vapeur et une fraction volumique des gouttes faibles qui ne permettent pas de valider l’ensemble des corrélations sur toute la gamme des écoulements attendus en APRP (Tv=180∘C et αg 10-4). Afin d’analyser l’influence des différents mécanismes de chaleur dans ces configurations thermo-hydrauliques étendues, la boucle expérimental COLIBRI a été modifiée, afin d’augmenter la fraction volumique des gouttes (αg 2.10-3) et la température d’entrée de la vapeur (Tv= 500 ∘C). Finalement, le but de cet article est de comparer les résultats du code NECTAR avec les données expérimentales obtenues avec la nouvelle configuration de la boucle COLIBRI (sous-canal non bouché de 100mm de longueur). La dissipation thermique interne totale est évaluée et les contributions des différents mécanismes impliqués sont analysées.