Caractérisation des propriétés radiatives d'un milieu poreux par la méthode RDFI : application à un coeur dégradé de réacteur nucléaire

Caracteristion of radiative properties of a porous medium ith the RDFI method : application to a degraded core of a nuclear reactor

• Auteur / Autrice : Elie Chalopin
• Direction : Jean Taine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris

Mots clés

Mots clés contrôlés

Monte-Carlo, Méthode de

Radioactivité

Réacteurs nucléaires

Mots clés libres

Coeur dégradé de centrale nucléaire

Propriétés radiatives

Résumé

Pour calculer les transferts radiatifs dans le coeur d'un réacteur à eau sous pression durants un accident grave les coefficients d'extinction et d'absorption anisotropes et de la fonction de phase d'un milieu poreux fortement anisotropes ont été déterminés puis un tenseur de conductivité radiative, appliqué à des éléments de volume représentatifs optiquement épais, a été introduit et validé. Les propriétés radiatives ont été déterminées par la méthode d'identification des fonctions de distribution du rayonnement (RDFI), qui consiste à identifier les fonctions de distribution cumulées d'extinction et les probabilités d'absorption du milieu poreux réel, obtenues par technique de Monte-Carlo, avec les fonctions correspondantes d'un milieu semi-transparent équivalent. La procédure d'homogénéisation a été validée par un critère d'identification. La méthode a été appliquée à un assemblage, triangulaire ou carré, de cylindres parallèles. Les coefficients d'extinction et d'absorption anisotropes ont été calculés en fonction de la porosité, de l'absorptivité et de la loi de réflexion aux parois. La fonction de phase bidirectionnelle a été déterminée rigoureusement. La conductivité radiative radiale a été obtenue directement par application d'une méthode originale de perturbation de l'équation de transfert radiatif, par rapport au nombre de Knudsen radiatif. Des coupes tomographiques d'une grappe de crayons de combustible dégradée ont été soumise à la même démarche. La diffusion a été considérée isotrope. Le coefficient d'extinction anisotrope et la conductivité radiative radiale ont été calculés par la méthode RDFI en fonction de la porosité et de la surface spécifique sous des conditions restrictives bien définies.

The aim of this work is the calculation of radiative transfer during different phases of a reactor core severe accident. The first objectif is to determine the anisotropic extinction and absorption coefficients and the phase function of a stongly isotropic porous medium. The second objectif is to introduce and validate a radiative conductivity tensor for a representative optically thick volumes. Radiative properties of the medium have been determined with the radiative distribution function identification méthod (RDFI). The extinction and absorption cumulated distribution functions of the real porous medium, issued from a Monte Carlo method are identified with the corresponding ones of an equivalent semi-transparent medium. The homogenization validity is characterised by a qualitative identification criterion. The method has been applied to a triangular and a square array of parallel cylinders. Anisotropic extinction and absorption coefficients have been calculated vs the porosity and absorptivity in the case of a diffuse and a scattering wall reflexion law. The bidirectional phase function has been determined rigorously. The radial radiative conductivity has been directly obtained by using a pertubation method of the radiative transfer equation fixed on the radiative Knudsen number. The same method has been applied to a degraded rod bundle characterized by a set of tomographied section. The scattering phenomenon is here considered isotropic. The anisotropic extinction coefficient has been calculated with the RDFI method vs porosity and surfacic specific area. The radial radiative conductivity has been expressed vs the same quantities, under some defined criterions.