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Le coeur étudié correspond à celui d'un HTGR (High Temperature Gas Reactor). C'est un réacteur à haute température à cycle direct, présentant un spectre neutronique thermique et dont le caloporteur gazeux utilisé est l'hélium. Il s'agit de considérer une situation incidentelle de bouchage de canaux d'hélium dans un des assemblages de combustible et de mettre en évidence l'élévation de température qui en résulte.
La connaissance du comportement thermohydraulique à l’intérieur d'un compresseur est d’une grande importance, puisque ce dernier est un composant majeur du système de refroidissement du cœur et de conversion de l’énergie. En particulier l’exploration de la plage de fonctionnement du compresseur vers les bas débits est un fort enjeu pour les études de conception et de sûreté. Les bas débits correspondent aux situations où les aubes du compresseur sont soumises à un écoulement à forte incidence.
Les canalisations des centrales nucléaires sont soumises localement à des régimes d’écoulement sévères pour la tenue mécanique des matériaux qui les constituent. Les fluctuations thermiques qui apparaissent par exemple dans un écoulement de té de mélange (voir image de gauche) soumettent les matériaux à des contraintes (de type dilatation) et peuvent, dans certains cas, être source d’endommagement précoce. De manière à investiguer ces phénomènes, des études sont menées par le CEA en collaboration avec ses partenaires industriels. Plusieurs simulations ont été réalisées avec TrioCFD (simulations thermohydrauliques couplées avec le solide). De manière à rendre compte de l’aspect fréquentiel du chargement, ces simulations sont réalisées dans le cadre de la simulation des grandes échelles (SGE). De telles études nécessitent en amont la mise au point d’approches permettant de prédire au mieux les échanges thermiques entre fluide et solide à la paroi.
Dans les réacteurs à caloporteur gaz, de l’hélium traverse le cœur via des passages usinés dans les blocs de combustible. Le plenum de sortie de coeur recueille également les contributions d’écoulements secondaires issus des passages des barres de commande, des jeux inter-assemblage, etc … Ces écoulements sont à des températures différentes et sont recueillis et mélangés. Cette zone est donc le siège d’un mélange turbulent intense entre les jets d’hélium chaud issus de colonnes perforées (provenant des blocs de combustible) et un écoulement principal plus froid.
Acteur majeur de la recherche, du développement et de l'innovation, le CEA intervient dans quatre grands domaines : énergies bas carbone, défense et sécurité, technologies pour l’information et technologies pour la santé.