Conclusion partielle sur les modèles d’érosion

L’étude bibliographie, dont les principaux résultats ont été montrés dans ce paragraphe, semble montrer que le calcul du flux d’érosion (i.e.. le taux d’érosion) peut se faire de deux manières différentes :

– par un modèle dépendant de la masse de dépôt, – par un modèle dépendant de la contrainte pariétale.

Chaque modèle dépendant ou non de la masse du dépôt fait intervenir une constante de calibration qui permet de prendre en compte le type et la nature du fluide (air, eau), ainsi que le type d’écoulement (turbulent ou non, le type de dépôt et l’interaction du dépôt avec le substrat). Certains modèles font de plus intervenir une résistance à l’érosion, on conçoit bien le fait qu’un dépôt de particules soit plus facilement érodé qu’un précipité. Une discussion sur le choix du modèle qui sera retenu sera menée dans le chapitre suivant.

Du point de vue de l’érosion en régime d’ébullition, seul le modèle de Lister et Cussac nous parait applicable dans nos conditions. Il est en très bon accord avec les données expérimentales présentées par ses auteurs. Il faut cependant prendre en compte le fait que ces expériences ont été menées à pression atmosphérique et non à haute pression.

2.4.5.1 Impact de la chimie sur la formation de dépôt sous ébullition

Dans ce chapitre nous n’avons pas étudié l’impact de la chimie sur les mécanismes de dépôt et d’érosion avec ébullition. Une synthèse menée par [84] des expériences en boucle d’essai réalisées au CEA a montré que la chimie du fluide primaire (bire, lithium, dihydrogène, . . .) n’avait qu’un impact du second ordre par rapport aux transferts de masse présentés dans ce chapitre pour la formation du dépôt. Dans la suite de ce document nous ne considèrerons la chimie que pour le calcul de la concentration à l’équilibre.

2.5 Conclusion

Au cours de ce chapitre nous avons présenté les principaux résultats expérimentaux et modèles issus d’une étude bibliographique menée au cours de cette thèse. Quatre points ont été abordés ici, l’étude du dépôt de produits de corrosion sous ébullition, l’étude du facteur d’enrichissement à la paroi et dans le dépôt, les mécanismes de dépôt sous ébulli-tion (par vaporisaébulli-tion et piégeage) et le mécanisme d’érosion.

Les modèles de dépôt de produits de corrosion recensés présentent l’aspect thermohydrau-lique et structurel du dépôt sous ébullition. Une étude de la phénoménologie de croissance du dépôt de produits de corrosion devra être menée.

L’étude du facteur d’enrichissement tel qu’il est présenté au cours de ce chapitre ne concerne que les espèces solubles, et ne concerne que la paroi ou que l’intérieur du dé-pôt lui-même. Dans le cas où il y a ébullition dans le dédé-pôt, l’enrichissement se produit dans le dépôt mais aussi à la surface du fait de l’existence du débit de vaporisation ve-nant perturber l’équilibre du flux transverse liquide (modèle de March). Pour le calcul de l’enrichissement à la paroi, le modèle de March nous semble le plus approprié du fait qu’il est en très bon accord avec les données expérimentales issus de la boucle CIRENE. Nous verrons comment généraliser ce mécanisme aux espèces insolubles.

Les mécanismes de dépôt sous ébullition ne concernent que les espèces insolubles, nous verrons qu’ils peuvent être généralisés aux espèces solubles. Le dépôt se compose du dé-pôt par vaporisation et par piégeage des particules sur les bulles en croissance. Ces deux mécanismes coexistent mais leur importance relative peut être différente en fonction des conditions d’ébullition (bulle d’ébullition ou bulle d’équilibre). Nous reviendrons sur ces notions dans la partie modélisation proprement dite.

A partir de cette étude bibliographique nous allons construire une modélisation plus gé-nérale permettant la simulation de la croissance (ou décroissance) du dépôt au cours du temps en régime d’ébullition nucléée permettant à la fois le calcul des différents flux de matière dans et à la surface du dépôt en fonction des conditions thermohydrauliques. L’érosion est aussi fondamentale car c’est grâce à elle que nous pourrons simuler les mon-tées d’activité particulaire qui sont observées lors de certains cycles de fonctionnement. En effet, comme nous avons pu le voir dans ce chapitre, l’ébullition a un impact non négligeable sur le flux d’érosion. Un flux d’érosion plus important implique donc une concentration en particules activées (après dépôt sur le combustible) plus importante dans le fluide conduisant ainsi à une montée d’activité volumique.

Modélisation des mécanismes de

dépôt

Nous présentons dans ce chapitre la modélisation adoptée pour le code OSCAR des méca-nismes de formation de dépôt sur le combustible en régime d’ébullition nucléée à la suite de l’étude bibliographique présentée au chapitre précédent §2.

Une modélisation de la thermohydraulique locale a été créée afin que le code puisse calculer les différents paramètres nécessaires à la modélisation des mécanismes en régime d’ébul-lition, tels que les titres massiques et thermodynamiques, le taux de vide local et moyen, la température de paroi (expression particulière en régime d’ébullition), la dynamique des bulles (accélération, vitesse, diamètre, diamètre au détachement, . . .).

Dans un premier temps, nous présenterons le code OSCAR et les principaux mécanismes de transfert de masse d’intérêt. Nous étudierons ensuite les principales modifications ap-portées au code au niveau du calcul de la thermohydraulique et enfin nous présenterons la modélisation retenue pour la simulation des montées d’activités volumiques, englobant la modélisation de la formation du dépôt et de l’érosion en régime d’ébullition nucléée.

3.1 Modélisation du transfert de contamination dans le code

OSCAR

La présentation des mécanismes du transfert de contamination est extrait de [71].