Study of the ablation of a solid wall impacted by a liquid jet
Étude de l'ablation d'une paroi solide par un jet liquide
Résumé
In case of core meltdown in a sodium-cooled fast reactor (SFR), it is important to remove the corium, formed from the core. To do so, discharge tubes connecting the core to the sodium plenum can be implemented within the reactor core. They could drive the corium toward a core-catcher placed in the lower part of the vessel. As corium should spread on it, its cooling would be enhanced by increasing its exchange surface with surrounding sodium. Nevertheless, as the corium jet’s temperature would be above 2 000 K, the core-catcher could therefore undergo substantial thermal attack and be ablated. To improve understanding of the ablation process and to provide new validation data for CFD codes, an experimental setup using simulant materials (ie. water and transparent ice) was designed and built. It allows for realtime visualization of ablation. It is the first time that someone has obtained such data, to the best of our knowledge. During the PhD project, this setup named Hot AblatioN of a SOlid by a Liquid - Observations (HAnSoLO) was built. Ablation phenomenology was thus studied. Data were obtained on the ablation velocity along the jet axis and allowed for comparisons with some scaling laws from the literature. Then, an analysis of the cavity which helps understanding the local heat and mass transfer linked to thermal-hydraulics was undertaken. Finally, several new physical models were compared with experimental data. The experimental setup implemented, and the database will be the basis for future studies.
En cas de fusion du cœur d’un réacteur nucléaire à neutrons rapides refroidi au sodium (RNR-Na), il est important d’extraire le corium ainsi produit du cœur. Pour ce faire, il est possible d’insérer au sein du cœur du réacteur des tubes de déchargement débouchant dans le collecteur froid. Ils permettraient d’évacuer le corium vers un récupérateur placé dans le fond de la cuve du réacteur. Ce récupérateur faciliterait le refroidissement du corium, en augmentant sa surface d’échange avec le sodium. Néanmoins, le jet de corium sortant des tubes de déchargement à une température supérieure à 2 000 K impacterait le récupérateur qui subirait alors une ablation conséquente. Dans le but d’améliorer la compréhension physique du phénomène d’ablation et de fournir de nouvelles données de validation aux futurs codes de calculs qui seront utilisés pour les études de sûreté, une installation expérimentale mettant en œuvre le système eau liquide / glace transparente a été imaginée et conçue. Elle permet d’obtenir des visualisations en temps réel de la progression du front d’ablation, ce qui est une première à notre connaissance. Au cours de la thèse, cette installation, nommée Hot AblatioN of a SOlid by a Liquid - Observations (HAnSoLO), a été mise en place. La phénoménologie de l’ablation a ainsi pu être étudiée. Des données ont été obtenues concernant la vitesse d’ablation dans l’axe et ont permis des comparaisons avec celles disponibles au sein de la littérature. Nous avons ensuite entrepris une analyse de la forme de la cavité qui rend compte des transferts locaux de chaleur et de masse dus à la thermohydraulique au sein de celle-ci. Enfin, plusieurs modèles physiques ont été proposés et comparés aux résultats expérimentaux. L’installation expérimentale mise en place et les données générées serviront de support à d’autres études, notamment numériques.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)