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  • 7-11 Dcembre 2009 RENOYAGE 1 INSTN :coulements et transferts de chaleurs diphasiques dans REP Phnomnes thermohydrauliques dans le cur dun REP durant la phase de renoyage B.NOEL CEA-DEN/DER/SSTH
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  • 7-11 Dcembre 2009 RENOYAGE 2 INSTN :coulements et transferts de chaleurs diphasiques dans REP PLAN Accidents Grosse brche Rappel Scnario Renoyage Phnomnes observs Ecoulements et changes thermiques en renoyage Modlisation dans CATHARE Exemple de calculs CATHARE: Essai BETHSY 6.7C Modles 2 champs Modles 3 champs Aspects complmentaires Effets des grilles de maintien Effet du dbit oscillant Effet dun rsistance thermique Effet bi-dimensionnel Conclusion
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  • 7-11 Dcembre 2009 RENOYAGE 3 INSTN :coulements et transferts de chaleurs diphasiques dans REP APRP GROSSE BRECHE Rupture Guillotine
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  • 7-11 Dcembre 2009 RENOYAGE 4 INSTN :coulements et transferts de chaleurs diphasiques dans REP APRP GROSSE BRECHE Rappel SCENARIO DECOMPRESSION: PRESSION : 155 bar 4 bar (25s) t~0.5 s: AU (129 bar) t~1 s : signal ISHP (117 bar) t~12 s : dclenchement Accumulateurs (42 bar) t~29 s : fin bypass-cur masse minimum du CP CP majoritairement en vapeur (en particulier cur) Fond de cuve, plenum suprieur zones dinjection (BF) en eau 1 er Tgaine et masse minimum CP REMPLISSAGE Monte quasi-adiabatique des tempratures gaine t~30 s: Dmarrage de l ISHP t~40 s : recouvrement du bas du coeur RENOYAGE : 40 s 250s Vitesse du front de trempe faible : quelques cm/s Temprature gaine maximum
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  • 7-11 Dcembre 2009 RENOYAGE 5 INSTN :coulements et transferts de chaleurs diphasiques dans REP RENOYAGE EVOLUTION TG et PRESSION 1 er pic 2 me pic
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  • 7-11 Dcembre 2009 RENOYAGE 6 INSTN :coulements et transferts de chaleurs diphasiques dans REP Phnomnes durant le RENOYAGE ISBP prend le relais des accumulateurs Phase initiale : oscillations gravitaires entre cur et downcomer DPfrot = Ntas coeur - Ntas down grande masse deau arrivant dans le cur chaud forte vaporisation surpression locale une partie de leau chasse vers le plenum suprieur et lautre partie r_expulse dans le downcomer Eau arrache du cur se vaporise dans le cur, le plenum suprieur, les BC et les GV (steam binding); pression remonte en aval du cur ce qui entretient les oscillations (T~3s) ; rquilibrage manomtrique entre cur et downcomer Baisse de tempratures gaine
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  • 7-11 Dcembre 2009 RENOYAGE 7 INSTN :coulements et transferts de chaleurs diphasiques dans REP Phnomnes durant le RENOYAGE Phase finale: renoyage gravitaire monte progressive dun front de trempe (quelques cm/s) favorise par une conduction axiale dans la gaine TG croissent, atteignent un 3me pic, dcroissent lapproche du front de trempe puis chutent brutalement lors du remouillage Haut du cur en suppression / haut du downcomer niveau tass cur < niveau tass downcomer Front de trempe en haut du cur descendant Films liquides sur les crayons aliments par leau du plenum suprieur
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  • 7-11 Dcembre 2009 RENOYAGE 8 INSTN :coulements et transferts de chaleurs diphasiques dans REP RENOYAGE: Echanges thermiques Zone renoye (amont du front de trempe) Rgime dbullition nucle coulements bulles ou agits; si alfa lev rgime dcoulement annulaire Zone du front de trempe (FT) et proche aval FT Progression du FT gouverne par la conduction axiale et radiale dans la paroi Entrainement de gouttelettes: fort dstockage dnergie clatement du film liquide cration de gouttelettes entranes par la vapeur qui au proche aval FT impactent les crayons et contribuent leur refroidissement Addition dun flux spcifique au voisinage du FT qui reprsente laugmentation du flux chang du la perturbation de lcoulement par le FT
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  • 7-11 Dcembre 2009 RENOYAGE 9 INSTN :coulements et transferts de chaleurs diphasiques dans REP RENOYAGE: Echanges thermiques Zone sche (en aval du front de trempe) Diffrentes configurations dcoulement fonction de alfa et de la sous-saturation au niveau du FT : X TH 0, alfa trs grand coulement dispers gouttes (renoyage gravitaire) (DFFB)
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  • 7-11 Dcembre 2009 RENOYAGE 10 INSTN :coulements et transferts de chaleurs diphasiques dans REP RENOYAGE: Echanges thermiques Transferts de chaleur coupls aux phnomnes hydrodynamiques des gouttes changes entre les crayons et la vapeur : changes convectifs(qpv) changes entre vapeur et gouttes travers linterface : (qvi et qli) Rayonnement entre crayons et liquide qvi qli qpv
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  • 7-11 Dcembre 2009 RENOYAGE 11 INSTN :coulements et transferts de chaleurs diphasiques dans REP RENOYAGE : MODELES CATHARE Zone renoye (amont front de trempe) Echange convectif (forc ou naturel) bullition nucle : corrlation de THOM modifie (facteur correctif en alfa) En aval immdiat du FT change paroi-interface (qpvi): terme supplmentaire Prise en compte de la pulvrisation du liquide sur la paroi augmentation du flux de vaporisation : qpvi=4200*f( )*MAX[0,(1- Z FT / Z 0 )]*(TW-TS) Essais ERSEC, PERICLES
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  • 7-11 Dcembre 2009 RENOYAGE 12 INSTN :coulements et transferts de chaleurs diphasiques dans REP RENOYAGE : MODELES CATHARE En aval du front de trempe Modle deffet des grilles : fractionnement des gouttes (Br(Vg)) Frottement interfacial: corrlations appliques aux coulements dispers et annulaire modifis changes thermiques: change vapeur- interface : vaporisation qvi=(1- gh )*qvi ia + gh *qvi of avec gh ( ), facteur de distribution entre lcoulement IAFB et DFFB Echange liquide-interface : qli en coulement gouttes modifi changes en paroi : convection + bullition en film change paroi-vapeur: change convectif Echange paroi interface: qpi=qbo, bullition en film corrlation de type Berrenson change paroi-liquide: qpl=Hbss*qbo, Hbss facteur de distribution Rayonnement: vapeur, liquide tir d expriences analytiques
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  • 7-11 Dcembre 2009 RENOYAGE 13 INSTN :coulements et transferts de chaleurs diphasiques dans REP RENOYAGE : MODELES CATHARE au voisinage du Front de trempe FT gouvern par la conduction axiale et radiale Conduction 2D dans le crayon dont le maillage glisse le long de la paroi avec le front de trempe VQF
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  • 7-11 Dcembre 2009 RENOYAGE 14 INSTN :coulements et transferts de chaleurs diphasiques dans REP RENOYAGE : MODELES CATHARE au voisinage du Front de trempe (suite..) quation de conduction avec le rfrentiel mobile: quation de bilan de lnergie ( CpT) Conditions limites au niveau de la paroi 2D Pas dchanges d nergie avec lextrieur En bas, pas de conduction axiale En haut, flux cintique pris en compte avec le fluide : couplage avec le fluide par le flux W W = 1 + V b, l C T b,l / Z avec 1 =h 1 (T w -T sat ), flux convectif 2 = V b, l C T b,l / Z = K 2 (P,G,X) T W / Z, flux transport par la couche limite Q b,l = V bl, dbit liquide dans la couche limite T b,l: variation de la temprature moyenne dans la couche limite K 2 (P,G,X), corrlations tires de PERICLES,ERSEC quation de localisation du FT: Tw(ZQF) = TBO
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  • 7-11 Dcembre 2009 RENOYAGE 15 INSTN :coulements et transferts de chaleurs diphasiques dans REP en amont du FT: change en bullition nucle dans le film liquide descendant au FT: conduction axiale due au fort gradient dTP/dz au voisinage du FT: rgion de transition en bullition en film bullition violente et dsintgration du film liquide Jet de gouttes pulvriss du film liquide Passage de lbullition en film lbullition en coulement dispers TB = *q CHF + (1- )*q FB (T MFS ) avec TB /q FB =[(TW-Tsat)]/(TBO-Tsat)] n n, corrlation de Johansen q CHF, corrlation de Zuber En aval du FT: change vapeur sche RENOYAGE : renoyage par le haut
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  • 7-11 Dcembre 2009 RENOYAGE 16 INSTN :coulements et transferts de chaleurs diphasiques dans REP Calculs CATHARE : essai BETHSY 6.7c Vrification sur essais BETHSY Simulation dun REP (900MW) lchelle 1/100 me Analyse effets systme en renoyage Calculs CATHARE actuels : CATHARE 2 modles deux phases: liquide, vapeur Rsultats: Bonne prdiction des phnomnes en renoyage Incertitude sur le Pic de temprature gaine: 200 C Calculs CATHARE futurs: CATHARE 3 Modles en cours de dveloppements multi-champs (3) : 2 champs pour le liquide (9 quations) Lois de fermetures supplmentaires: Entrainement de gouttelettes : SEROPS Dposition des gouttelettes : corrlation Hewitt et Govan Calculs BETHSY avec modle 3 champs
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  • 7-11 Dcembre 2009 RENOYAGE 17 INSTN :coulements et transferts de chaleurs diphasiques dans REP BETHSY 6.7C: phnomnes en renoyage Gnration vapeur dans le cur Formation gouttes Dpt / entranement gouttes Vaporisation Condensation Eclt co- et contre-courant liquide cont. / gouttes Remplissage Renoyage Steam binding
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  • 7-11 Dcembre 2009 RENOYAGE 18 INSTN :coulements et transferts de chaleurs diphasiques dans REP Oscillations au cours du renoyage Peak of Vaporization in core when Ql>0 Droplet creation Delayed Vaporization peak in SG CCFL allows flow reversal when Qv low Dcroissance du P moyen dun amplitude Leau injecte (ECC) perdue la brche chaque oscillation Pic de vaporisation dans le coeur lors de lentre deau Pic de cration de gouttelettes dans le cur lors de lentre deau Pic de vaporisation retard dans SG dpendant du temps de transit des gouttes entre le cur et le SG qui conduit soi des oscillations amorties ou des oscillations excites Possibilit dun coulement liquide inverse en sortie coeur quand dbit v

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