Evaluation des

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Evaluation des échanges radiatifs dans un
assemblage dun réacteur nucléaire lors de la
phase de renoyage d'un APRP

• Jonathan GERARDIN
• Début de thèse 01/10/2009

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Sommaire

1. Présentation globale du contexte
2. Propriétés radiatives du milieu
3. Méthode de calcul 2D
4. Conclusion
5. Perspectives

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I) Présentation globale du contexte (1/4)
Objectif simuler ces configurations ballonnées
avec le code CFD Neptune. Aucun modèle
de rayonnement disponible dans ce code.
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I) Présentation globale du contexte (2/4)

• Pourquoi prendre en compte le rayonnement ?
• Gaines à très hautes températures.
• Vapeur deau à très haute température.
• Présence de gouttelettes qui augmentent les
  phénomènes dabsorption et de diffusion
• puits de chaleur qui entraînent
• la désurchauffe de la vapeur ou des gaines
• la disparition des gouttes

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I) Présentation globale du contexte (3/4)

• Grandeurs étudiées caractéristiques dun APRP

Gouttes 50??m ltdglt 1000 ??m Tg300-373K 10-4m3eau
/m3 lt Fv lt 10-2m3eau/m3
Vapeur 100C ltTvlt 800C 1bar lt P lt 2 bar
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I) Présentation globale du contexte (4/4)

• Dimensions du problème

Dimension 1 BWR
Dimension 2 PWR
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II) Propriétés radiatives du milieu (1/3)

• Milieu composé de vapeur et de gouttelettes
  milieu semi-transparent absorbant, diffusant
  anisotrope, émissif, non gris.
• Propriétés radiatives données par additivité
  simple (diffusion indépendante)
• Calcul des propriétés des gouttelettes par
  théorie de Mie (indices obtenus par Hale et
  Query)
• Calcul des propriétés de la vapeur par le modèle
  C-k (coefficients de Taine et Soufiani)
• Création dune base de données pour interpoler
  rapidement les propriétés radiatives.

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II) Propriétés radiatives du milieu (2/3)

• Ordres de grandeurs

Les coefficients sont en m-1
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II) Propriétés radiatives du milieu (3/3)

• Etendue des propriétés radiatives

Milieu pouvant être fortement absorbant/diffusant
ou faiblement absorbant/diffusant
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III) Modèle 2D (1/8)

• Approximation P1 mauvaise précision en
  optiquement fin et près des paroi
• P1 modifiée par lIDA décomposition de la
  luminance en 2 contributions

Luminance issue des parois
Luminance issue du milieu (calculée grâce à la
méthode P1)
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III) Modèle 2D (2/8)

• Luminance intégrée

• Flux radiatif

• Divergence de flux

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III) Modèle 2D (3/8)

• Validation par rapport à la méthode de Monte
  Carlo

Cas optiquement intermédiaire erreur max 5
Cas optiquement fin 0,5 derreur, erreur max 3
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III) Modèle 2D (4/8)

• Ordres de grandeurs du rayonnement dans un APRP

Paroi à 1173K et un milieu optiquement épais à
374K
Flux de 80 kW/m2
Divergence de flux de -4.107 W/m3
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III) Modèle 2D (5/8)

• Différentes méthodes de calculs utilisées

• Calcul spectral fin sur 38 bandes ou 353 bandes.
• 2) Calcul sur plusieurs bandes larges on
  effectue une moyenne de Planck des propriétés
  radiatives sur des bandes larges.
• 3) Calcul gris on effectue une moyenne de
  Planck des propriétés radiatives sur tout le
  spectre.

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III) Modèle 2D (6/8)
Cas optiquement épais ts11
Absorption
Diffusion
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III) Modèle 2D (7/8)
Flux de chaleur pour les différentes méthodes de
calcul
Calcul gris 5s
Calcul 6 bandes larges 30s
Calcul 38 bandes 2057s
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III) Modèle 2D (8/8)
Erreurs de 15-20
Erreurs de 1 à 1.5
En terme de divergence de flux, les écarts
montent à 30 pour le calcul gris et 5-10 pour
le calcul 6 bandes larges.
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IV) Conclusion

• La méthode P1IDA présente une bonne précision
  par rapport au calcul de Monte Carlo
• La méthode de calcul à 6 bandes larges donne une
  précision acceptable pour un temps de calcul
  réduit.
• Le calcul gris est trop imprécis pour être
  implémenté.

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V) Perspectives

• Extension du code en 3D (utilisation du module
  rayonnement du code Saturne)
• Essais expérimentaux visant à valider le flux
  calculé par la méthode P1IDA, une validation des
  propriétés radiatives étant également possible