Encadrement
- Directeur : D. Komatitsch
- Co-directeur : J. Moysan
Jury
- Directeur de these - Dimitri KOMATITSCH, CNRS LMA
- Examinateur - Stéphane LANTERI, INRIA Sophia Antipolis
- Examinateur - Antoine GERSCHENFELD, CEA Saclay
- CoDirecteur de these - Joseph MOYSAN, AMU
- Rapporteur - Mounsif ECH-CHERIF EL-KETTANI, Université du Havre
- Rapporteur - Michel DARMON, CEA Saclay
- Examinateur - Dominique HABAULT, CNRS LMA
Résumé
L’utilisation de la technique de mesure par ultrasons (par exemple la thermométrie, la visualisation d’objets internes) est considérée comme un outil d’inspection puissant des réacteurs rapides refroidis au sodium, y compris ASTRID en raison de l’opacité du sodium liquide. A l’intérieur d’un circuit de refroidissement de sodium, l’hétérogénéité du milieu se produit en raison de l’état d’écoulement complexe, en particulier lorsque le réacteur est en fonctionnement, et les effets de cette hétérogénéité sur la propagation des ondes acoustiques ne sont pas négligeables. Ainsi, il est nécessaire de réaliser des expériences de vérification pour le développement de technologies de composants, alors que ce genre d’expériences utilisant du sodium liquide peut être des expériences à relativement grande échelle. C’est pourquoi les méthodes de simulation numérique sont essentielles avant d’effectuer des expériences réelles, ou en plus du nombre limité de résultats expérimentaux. Bien que diverses méthodes numériques aient été appliquées pour modéliser une propagation d’onde dans le sodium liquide, la communauté ne dispose toujours pas d’une méthode d’onde complète vérifiée pour l’hétérogénéité tridimensionnelle. De plus, à l’intérieur d’un cœur de réacteur, c’est-à-dire une région couplée acousto-élastique complexe, il est également difficile de simuler de tels problèmes avec des procédés classiques à base de rayons.
L’objectif de cette étude est de contribuer à la résolution de ces deux points en appliquant une méthode d’éléments spectraux tridimensionnels qui est une méthode d’éléments finis d’ordre supérieur qui peut ainsi modéliser nos cibles (c’est-à-dire le liquide de refroidissement à l’intérieur du réacteur nucléaire) plus précisément que les méthodes de simulation classiques. Nous étudierons d’abord le potentiel de développement de la thermométrie ultrasonique dans un environnement de sodium liquide fluctuante similaire à celui présent dans un réacteur rapide refroidi au sodium et étudierons si et comment la thermométrie ultrasonique pourrait être utilisée pour surveiller le flux de sodium à la sortie du réacteur cœur. Nous obtiendrons des variations de temps de vol dans le cas d’une petite différence de température de 1% dans le cas d’un gradient de température statique ainsi qu’en présence d’une fluctuation aléatoire du champ de température dans le flux turbulent. Nous allons vérifier que de petites variations de température dans le flux de sodium, par ex. environ 1% de la température du sodium, c’est-à-dire environ 5 degrés en Celsius, peut avoir une signature acoustique mesurable de façon fiable. Pour ce calcul, le domaine cible sera modélisé comme un processus aléatoire bidimensionnel et gaussien appliqué pour générer une fluctuation de température dans le sodium liquide.
Afin d’étudier l’hétérogénéité tridimensionnelle et des champs de température plus réalistes dans le milieu, nous effectuerons une seconde étude numérique. Pour l’hétérogénéité du sodium, on appliquera un champ de température quadridimensionnel (trois dimensions spatiales et une dimension temporelle) calculé par la dynamique des fluides computationnelle avec une Simulation Large-Eddy au lieu d’utiliser une méthode conventionnelle moins coûteuse et classique par exemple un processus aléatoire gaussien). Nous montrerons qu’à partir de cette expérience numérique tridimensionnelle, nous pourrons analyser les effets tridimensionnels de l’hétérogénéité réaliste dans le milieu de propagation sur les ondes acoustiques dans le sodium liquide.
