Modélisation et simulation des chambres d'hydrolyse des fours de défluoration de l'hexafluorure d'uranium

par Lionel Blanc

Thèse de doctorat en Génie des procédés et de l'environnement

Sous la direction de Christophe Gourdon.

Soutenue en 2004

à Toulouse, INPT .

mots clés

• Uo2f2
• Vélocimétrie par image de particule
• Bilan de population
• Technique de la production -- Thèses et écrits académiques
• Fractales -- Thèses et écrits académiques
• Hydrodynamique -- Thèses et écrits académiques

Résumé

Cette étude est consacrée à la modélisation et à la simulation de la formation de poudre d'U02F2 au sein de la chambre d'hydrolyse de l'UF6. Après une recherche bibliographique sur l'UF6, nous avons proposé une description fine, via les fractales, des agglomérats et à écrire un bilan de population, dans lequel nous avons retenu un mécanisme d'agglomération amas-amas. Ce modèle a été validé sur un produit type (Ti02) et à travers des expériences issues de la bibliographie. Un code de calcul de mécanique des fluides numérique a été employé pour prédire la structure de l'écoulement gazeux au sein de la chambre. La simulation a été validée par la technique PIV. Puis, nous avons procédé à un couplage entre le bilan de population et le code hydrodynamique sans interaction. La mise en place de ce couplage a été validée avant de passer à des simulations sur les réacteurs industriels. Les résultats permettent de mieux comprendre les écoulements et le processus d'agglomération des particules.

Titre traduit

Modelling and simulation of the hydrolysis chamber of the defluoridation oven of uranium hexafluoride

Résumé

This study aims with the modelling and the simulation of the production of U02F2 powder inside an hydrolysis chamber of UF6. After a bibliographic research, we have focused on the fine description of the clusters via fractal analysis of the particles. The fractal analysis has been implemented into a population balance model, in which the agglomeration rate is based on the cluster-cluster agglomeration process. This model has been successfully validated with some results in literature as regards Ti02. A computational fluid dynamics code has been used in order to the describe the gas flow patterns inside the chamber. The simulation has been successfully compared at the lab-scale thanks to PIV technique. The coupling between population balance and CFD has been achieved and validated step-by-step before starting the simulation of the industrial processes. The results obtained in the industrial reactors allow to understand the behaviour of the chamber and the particle agglomeration process.