Modélisation du déclenchement de l’ébullition nucléée en convection forcée en régimes permanent et transitoire
Dans le domaine de la sûreté nucléaire, le RIA (Reactivity Initiated Accident) est un scénario accidentel, déclenché par une insertion de réactivité dans le cœur du réacteur, qui entraîne une augmentation exponentielle de la puissance neutronique. En conséquence, la température combustible augmente très rapidement. L’évolution du transfert thermique entre le combustible et le fluide de refroidissement est déterminante pour l’issue du transitoire.
La rapidité du transitoire modifie la physique des transferts thermiques. On observe notamment un retard au déclenchement de l’ébullition nucléée (ONB, Onset of Nucleate Boiling), d’autant plus important que le temps caractéristique du transitoire est court. Ce retard a une influence significative sur la suite de l’accident, car le refroidissement du cœur est beaucoup plus efficace en ébullition nucléée qu’en monophasique.
La présente étude regroupe un grand nombre de courbes d’ébullition expérimentales en convection forcée, en régimes transitoire et permanent. Le but est d’en tirer une nouvelle modélisation de l’ONB sur une large plage de conditions expérimentales.
Le modèle développé part d’une définition de l’ONB basée sur la modification du transfert thermique par rapport au régime monophasique. Il prend en compte l’état de paroi comme paramètre déterminant pour l’ébullition. Pour ce faire, une distribution statistique des tailles de sites en paroi est considérée. La température d’activation des sites est tirée de modèles analytiques de la littérature. Ce modèle est innovant dans la mesure où il permet d’étudier l’ONB de manière globale et moyennée sur la surface, mais à partir de considérations microscopiques analytiques.
Après traitement des données expérimentales, le modèle est élaboré en veillant à garder une approche analytique. Ce modèle est ensuite comparé à la base de validation pour déterminer sa pertinence, en quantifiant l’erreur de prédiction, et en comparant ses performances à celles des modèles existants.
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