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AbstractAbstract
[en] As far as the safety of fast neutron nuclear reactors is concerned, the explosive interaction phenomenon would be related to a contact between the fuel (a mixing of UO_2 and PuO_2) and the coolant (liquid sodium). Three situations could result in such a contact: a fusion of a fraction of assembly, an assembly failure, and a general core fusion. The objective of this research thesis is to assess the efficiency of the transformation of thermal energy into mechanical energy in the case of such an interaction, by describing the involved mechanisms by using a deterministic approach. Such an approach is based on interaction experiments simulated in laboratories, either with real materials (UO_2 and Na) or with other materials. Thus, the author reports a study of phenomena occurring during the contact between a body brought at high temperature and a cold liquid. An analytic study highlights the liquid pressurization during the thermal shock, in relationship with the liquid compressibility. The next part addresses the issue of transient conduction with the introduction of a heat transfer rate which intervenes during the very first moments of the thermal shock. Finally, the author presents and discusses an experiment which highlights the pressurization phenomenon of a liquid by a thermal shock
[fr]
Dans l'optique de la surete des reacteurs a neutrons rapides, le phenomene d'interaction explosive concernerait la mise en contact du combustible qui est un melange UO_2 - PuO_2 et du refrigerant constitue par le sodium liquide. Trois situations ou pourrait avoir lieu une mise en contact accidentelle de ces deux corps sont envisagees: 1) la fusion d'une fraction d'assemblage, 2) la destruction d'un assemblage, 3) la fusion generale du coeur. Les etudes de surete concernant l'interaction combustible - refrigerant ont pour but final d'evaluer le rendement de la transformation de l'energie thermique en energie mecanique. Pour cela, on peut envisager une demarche tendant a la description des mecanismes mis en jeu. Cette derniere s'appuie sur des experiences d'interaction simulees en laboratoires, soit avec les materiaux reels (UO_2 - Na), soit avec d'autres materiaux. Les mecanismes semblant etre a l'origine d'une interaction du type explosif peuvent alors etre decrits par des codes de calcul qui aboutiront a l'evaluation du rendement de l'interaction. Notre etude se place dans le cadre de cette demarche. Le premier chapitre est consacre a un examen de la litterature existant sur le sujet de l'interaction explosive. Le domaine de la surete des reacteurs n'est pas le seul concerne. Dans de nombreuses autres industries, un tel accident a pu se produire. Nous avons essaye de montrer la difficulte de cerner le sujet. Il n'est pas possible de donner une explication simple du phenomene. La nature des couples de corps etudies, les modes de contact, les masses mises en jeu, tous ces parametres font que l'interaction se prete difficilement a une explication simple. Cependant, un caractere essentiel de l'interaction semble emerger de toutes les experiences: lorsqu' il y a eu explosion de vapeur, le corps chaud se presente, a la fin de l'experience, sous forme fragmentee. Parmi toutes les interpretations possibles de cette fragmentation, nous pouvons en retirer quatre principales que nous presentons dans ce premier chapitre. Au vu de ce nombre important d'interpretations, nous avons pense qu'il etait necessaire de retenir un cheminement logique d'une interaction, precedee d'une phase de fragmentation et d'essayer de le decrire de facon la plus precise possible. Nous avons choisi de decrire les phenomenes se produisant lors d'un contact d'un corps porte a haute temperature et d'un liquide froid. A la fin du premier chapitre, nous expliquons le raisonnement qui nous a conduit a nous interesser a ce probleme. Une premiere etude analytique, dans le chapitre suivant met en evidence la mise en pression du liquide lors du choc thermique. En effet, en tenant compte de la compressibilite du liquide, nous montrons que l'elevation de temperature dans la tranche de liquide au contact du corps chaud est accompagnee d'une mise en pression de ce liquide. La seconde partie du chapitre vient apporter des precisions quant a la formulation du probleme de conduction en transitoire. Ces precisions imposent l'introduction d'une vitesse de transfert de la chaleur qui intervient lors des tout premiers instants du choc thermique. Nous presentons alors les modifications apportees par cette formulation, aux resultats de la mise en pression du liquide. Dans le dernier chapitre, une experience de mise en evidence du phenomene de mise en pression d'un liquide par choc thermique est presentee et analysee. Afin d'apporter des precisions pour l'expose qui suit, nous donnons ci-dessous la definition de quelques termes propres au domaine de la surete des reacteurs: - combustible: par analogie avec le melange bioxyde d'uranium - bioxyde de plutonium, nous appellerons combustible un corps metallique ou non, porte a haute temperature (au-dessus du point de fusion ou non) - refrigerant: liquide froid susceptible d'etre porte a ebullition au contact avec le combustible - vaporisation explosive - interaction explosive - explosion de vapeur: mise en contact d'un corps chaud (combustible) et d'un corps liquide froid (refrigerant) conduisant a une vaporisation brutale du liquide froid ayant des effets violentsOriginal Title
Contribution a l'etude du choc thermique
Primary Subject
Secondary Subject
Source
21 Jun 1978; 176 p; 60 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the 'INIS contacts' section of the INIS-NKM website for current contact and E-mail addresses: http://www.iaea.org/inis/Contacts/; Also available from Reseau des bibliotheques de l'Universite Grenoble Alpes et de Grenoble INP, universite Grenoble Alpes, 621 avenue Centrale 38400 Saint-Martin-d'Heres (France); These - Transferts Thermiques
Record Type
Report
Literature Type
Thesis/Dissertation
Report Number
Country of publication
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INIS VolumeINIS Volume
INIS IssueINIS Issue