sujet # sl-den-14-0504

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DOMAINE : ÉNERGIE DE FISSION : PHYSIQUE THÉORIQUE I UNITÉ D’ACCUEIL : DEN/DTN
SUJET #
SL-DEN-14-0504
ÉTUDE ET MODÉLISATION DE LA FRAGMENTATION D’UN JET DE
SODIUM LIQUIDE ET DE SON INFLUENCE SUR LE RENDEMENT DE
COMBUSTION D’UN FEU DE SODIUM
Dans le cadre du développement des Réacteurs à Neutrons Rapides refroidis au sodium, l’amélioration de la sûreté nécessite d’étudier les risques liés à la réactivité chimique du sodium, et notamment
à son inflammabilité en présence d’air. Les conséquences d’un feu de sodium sont directement liées
aux conditions de la fuite considérée. La surface d’échange entre le sodium liquide et l’air est un
paramètre clé déterminant les transferts de matière (apport d’oxygène) et de chaleur (lié à la
combustion) au niveau de cette interface. Dans le cas d’une fuite donnant lieu à un jet de sodium (feu
pulvérisé), la fragmentation du fluide sous forme de gouttelettes conduit à des surfaces d’échange très
importantes.
L’objectif de cette thèse est donc d’étudier et modéliser l’état de fragmentation d’un jet de sodium
liquide dans un scenario de fuite sur une tuyauterie principale dans une gamme de débits représentative des circuits du réacteur. L’étude sera dédiée à la modélisation de l’état de fragmentation (tailles
et nombre de gouttes, fraction du jet non fragmentée) en fonction des conditions d’éjection à la brèche
(débit et vitesse d’éjection, section de la brèche, température, orientation du jet …). La modélisation
s’appuiera sur la description des phénomènes réalisée pour les circuits en eau (cas des REP) et devra
être transposée au cas du sodium grâce à des essais expérimentaux en eau et à une validation partielle
avec des essais en sodium.
STUDY AND MODELING OF THE FRAGMENTATION OF A LIQUID SODIUM SPRAY AND ITS INFLUENCE ON THE
COMBUSTION RATE OF A SODIUM FIRE
In the frame of Sodium Fast Reactors development, safety improvement needs to study the risks related to
the sodium reactivity and particularly its flammability in airborne. The consequences of a sodium fire are
directly dependent on the conditions of the leak. The interface area between liquid sodium and air is a key
parameter for mass transfer (oxygen supply) and heat transfer (combustion heat). In the case of a sodium
leak generating a spray fire, the fluid fragmentation into droplets gives very important surfaces areas.
The aim of this PhD is to study and model the fragmentation of a liquid sodium spray in the scenario of a leak
on a main piping and with a sodium flowrate representative of an industrial reactor. The study will be
dedicated to the modeling of the fragmentation (size and number of sodium droplets, rate of fragmentation
of the spray) in function of ejection conditions out of the breach (ejection flowrate, breach area, temperature,
spray slope…). The modeling will be based on the description of phenomena available for water circuits in
PWR and will have to be transposed to sodium thanks to experiments with water sprays and to a partial
validation with sodium.
Contact CEA : GILARDI Thierry I mail : [email protected] I tél. : (33)4 42 25 70 34