Modélisation et simulation numérique de l’élaboration du verre dans les procédés de vitrification des déchets nucléaires de haute activité
Auteur / Autrice : | Kolani Paraiso |
Direction : | Ekaterina Burov |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique et chimie des matériaux |
Date : | Soutenance le 28/09/2021 |
Etablissement(s) : | Sorbonne université |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire de Développement des Procédés de Vitrification (Marcoule, France) |
Jury : | Président / Présidente : Laurent Cormier |
Examinateurs / Examinatrices : Taras V. Gerya, Emilien Sauvage | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Annie Gagnoud, Pierre Benigni |
Mots clés
Résumé
Le procédé de calcination-vitrification est la solution utilisée en France depuis plus de 30 ans pour le conditionnement des déchets nucléaires de haute activité issus du retraitement des combustibles usés. L’utilisation des outils numériques s’est rapidement révélée indispensable dans la démarche de compréhension et d’amélioration continue du procédé. Depuis une dizaine d’années, des travaux de simulation numérique des aspects thermiques, hydrauliques et électromagnétiques des fours de vitrification ont été réalisés notamment dans le cadre du développement du creuset froid, un nouveau type de four mis en service en 2010. Dans la continuité de ces travaux, il s’agit dans cette étude d’ajouter aux simulations existantes, les aspects chimiques se déroulant lors de l’élaboration du verre notamment lors de l’alimentation du bain de verre en précurseurs (fritte de verre et déchets calcinés). En ce sens, une modélisation d’un point de vue cinétique et enthalpique du mécanisme réactionnel a été proposée à partir des données d’analyses thermiques. Le couplage de ce modèle avec les outils de simulations magnéto-thermo-hydrauliques a été mis en œuvre et validé à partir des essais réalisés à l’échelle maquette et sur la base des données existantes à l’échelle industrielle. Une attention particulière a été accordée à l’identification de la nature des réactions chimiques.