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Étude expérimentale des transferts thermiques en ébullition transitoire

28 janvier 2013

résumé :

Dans la vie de tous les jours, on rencontre des phénomènes d’ébullition, mais la connaissance des transferts thermiques en ébullition reste un problème ouvert, en particulier quand les conditions ne sont pas stationnaires. Peu d’études concernent l’ébullition transitoire, même si ce sujet est très important, par exemple dans le cadre de la prévention des accidents nucléaires. C’est dans ce contexte, en particulier pour améliorer la connaissance des transferts thermiques lors d’un RIA (accident d’insertion de réactivité), que cette thèse a été financée. Lors d’un RIA, un fort pic de puissance est transmis du combustible au fluide qui l’entoure, suite à une défaillance du mécanisme de la grappe contrôlant les réactions, et cette puissance entraîne une évaporation soudaine. Ce phénomène d’ébullition rapide n’est pas bien connu aujourd’hui. L’objectif de cette thèse a donc été de construire une expérience capable de simuler un RIA et de quantifier ces échanges de chaleur. De plus, le banc expérimental a été développé pour étudier des phénomènes d’ébullition transitoire moins violents en enrichissant les connaissances dans le domaine. L’expérience conçue utilise le chauffage par effet Joule sur une feuille métallique fine (50µm d’épaisseur), pliée en demi-cylindre. Des montées en température de la feuille lentes et très rapides (jusqu’à 2000K/s) ont été obtenues. La température de la paroi est mesurée avec précision grâce à une caméra infrarouge, couplée à des visualisations rapides. Le flux de chaleur passé de la feuille au fluide qui l’entoure est connu à partir des mesures de tension et courant. Des considérations sur les différents régimes d’ébullition résultent de ce travail. Des caractéristiques des phénomènes transitoires ont été mises en évidence et le dispositif expérimental permettra de répondre dans le futur à des questions encore ouvertes.

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