Etude et modélisation des phénomènes de transport de matière couplés à la morphologie de la poudre lors de la pyrohydrolyse réduite du difluorure d'uranyle

par Stéphane Hébrard

Thèse de doctorat en Sciences et ingénierie des matériaux

Sous la direction de Denis Ablitzer et de Fabrice Patisson.


  • Résumé

    La poudre d’UO2 utilisée pour la fabrication des pastilles de combustible UO2 est obtenue en France par une conversion par voie sèche d’UF6 gazeux. Dans le cadre d’une optimisation du procédé, l’étape de pyrohydrolyse réductrice de l’UO2F2 en UO2, mise en œuvre dans un four tournant incliné muni de barres de relevage, est étudiée. L’objectif est de développer un modèle décrivant l’évolution morphologique des poudres dans le four tournant, de façon à disposer d’un outil de prédiction des caractéristiques morphologiques de la poudre d’UO2 en fonction de ses conditions d’élaboration. La première partie du travail a consisté à modéliser le transport de la poudre dans le four, en décrivant notamment les échanges entre la phase dense (lit de poudre) et la phase dispersée (pluie de particules en suspension). Une des originalités du modèle développé est la prise en compte fine du rôle des releveurs pour le calcul des variables dynamiques. La seconde partie a consisté à identifier, décrire et coupler au modèle dynamique précédent les phénomènes responsables des évolutions morphologiques (agglomération brownienne, agglomération par sédimentation différentielle, préfrittage, fragmentation, transformations chimiques par exnucléation ou par croissance). En résolvant un bilan de population, le modèle prédit l’évolution granulométrique de la poudre, pour des valeurs données des paramètres physiques caractéristiques des différents phénomènes. Les résultats des calculs dynamiques et morphologiques ont été comparés aux mesures disponibles

  • Titre traduit

    Study and modelling of morphological changes and powder transport during UO2F2 pyrohydrolysis


  • Résumé

    In France, the UO2 powder used for the manufacturing of fuel pellets is produced by a dry conversion process UF6 - UO2F2 - UO2. The reducing pyrohydrolysis of UO2F2 into UO2 is carried out in an inclined rotary kiln equipped with lifters. The main purpose of this work is to develop a model describing the morphological evolution of the powders in the rotary kiln, in order to have a tool for predicting the morphological characteristics of the UO2 powder according to the operating conditions. The first part of this work consisted in modelling the transport of the powder in the furnace and in describing the mass transfer between the dense phase (powder bed) and the dispersed phase (airborne particles). A strong feature of the model developed is its ability to take into account the role of the lifters for the calculation of the dynamical variables. The second part was devoted to identify, describe and couple with the preceding dynamic model the phenomena responsible for the morphological evolutions (Brownian agglomeration, agglomeration by differential sedimentation, presintering, fragmentation, chemical conversion by exnucleation or growth). By solving a population balance, the model predicts the granulometric evolution of the powder, for given values of the physical parameters that are characteristic of the various morphological phenomena. Results of dynamic and morphological calculations were compared with available measurements

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Informations

  • Détails : 1 vol. (234 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 225-234. Résumé en français et en anglais

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Lorraine. Direction de la documentation et de l'édition. BU Ingénieurs.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2004 HEBRARD S.
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