Detection of pellet-cladding interaction (IPG) and core melting during a power transient irradiation in the Jules Horowitz Reactor (RJH): modeling and real-time measurement method of fuel rod deformations
Détection de l'interaction pastille-gaine (IPG) et de la fusion à cœur lors d'une irradiation de type transitoire de puissance dans le réacteur Jules Horowitz (RJH) : modélisation et méthode de mesure en temps réel des déformations d'un crayon combustible
Résumé
In a nuclear reactor, the fuel is in the form of cylindrical pellets in a cladding. During irradiation, the pellets expand, the cladding diameter decreases under the pressure of the coolant and the two objects interact mechanically. During an incident, the power variation causes a greater expansion of the fuel which will increase the stresses in the cladding. Safety requires that the integrity of the cladding (first containment barrier) and the absence of melting in the fuel core be ensured. In order to better understand the physical phenomena of the IPG under these transient conditions, specific experiments are performed in dedicated research reactors. Today, the vast majority of measurements are performed before and after the experiment, giving only an initial and final state, thus limiting the amount of information available. The work of this thesis therefore focuses on the development of a dedicated measurement method for the on-line characterisation of the IPG and the detection of the onset of core fusion. In this thesis, we identify with the ALCYONE code the parameters to be measured to characterise these two phenomena and develop a numerical model to study the effect of the onset of core melting. We carry out an experimental study, IMPIGRITIA, to decide on the feasibility of detecting the origin and evolution of the contact between the pellets and the cladding by means of fuel element vibrations. Finally, we are recommending the most suitable technical solutions available and under development for the ADELINE irradiation device of the Jules Horowitz Reactor.
Dans un réacteur nucléaire, le combustible est sous forme de pastilles cylindriques dans une gaine. En irradiation, les pastilles se dilatent, le diamètre de la gaine diminue sous la pression du caloporteur et les deux objets interagissent mécaniquement. Lors d’un incident, la variation de puissance provoque une dilatation plus importante du combustible qui va augmenter les contraintes dans la gaine. La sûreté impose d’assurer l’intégrité de la gaine (première barrière de confinement) ainsi que l’absence de fusion au cœur du combustible. Afin de mieux appréhender les phénomènes physiques de l'IPG dans ces conditions transitoires, des expériences spécifiques sont réalisées dans des réacteurs de recherche dédiés. Aujourd’hui, la grande majorité des mesures sont effectuées avant et après l’expérience ne donnant qu’un état initial et final, limitant de ce fait la quantité d’informations disponibles. Le travail de cette thèse se concentre donc sur le développement d’une méthode de mesure dédiée à la caractérisation en ligne de l’IPG ainsi qu’à la détection du début de la fusion à cœur. Dans cette thèse, nous identifions avec le code ALCYONE les paramètres à mesurer pour caractériser ces deux phénomènes et développons un modèle numérique pour étudier l’effet du début de la fusion à cœur. Nous réalisons une étude expérimentale, IMPIGRITIA, pour statuer sur la faisabilité de détecter l'origine et l'évolution du contact entre les pastilles et la gaine au moyen de vibrations de l’élément combustible. Enfin, nous recommandons les solutions techniques disponibles et en cours de développement les plus adaptées pour le dispositif d’irradiation ADELINE du Réacteur Jules Horowitz
Mots clés
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)