Présentation

Article interactif

1 - NOTIONS ÉLÉMENTAIRES

2 - CARACTÉRISATION DE L’ÉTAT DU FLUIDE

3 - MODÉLISATIONS

4 - CORRÉLATIONS SPÉCIFIQUES

5 - SÛRETÉ DES REP

6 - CONCLUSION

7 - GLOSSAIRE

8 - SIGLES, NOTATIONS ET SYMBOLES

Article de référence | Réf : BN3050 v2

Caractérisation de l’état du fluide
Thermohydraulique des réacteurs à eau sous pression

Auteur(s) : Christophe HERER

Relu et validé le 26 avr. 2021

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

La chaleur produite dans le cœur d’un réacteur nucléaire est transférée au fluide du circuit primaire. Dans les générateurs de vapeur, le circuit primaire échange cette chaleur en vaporisant l'eau du circuit secondaire. Il est nécessaire d’évacuer une certaine quantité d’énergie à l’extérieur. Ces exemples relèvent tous de phénomènes analysés par la thermohydraulique, à savoir l’hydraulique avec transfert de chaleur et possible changement de phase (condensation ou ébullition). Cet article traite des domaines d’application de la thermohydraulique. Les notions nécessaires pour le dimensionnement et pour les analyses de sûreté des réacteurs à eau sous pression sont explicitées.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

Thermal Hydraulics for Pressurized Water Reactors

Heat generated in the core of a nuclear power plant is transferred to a fluid in a primary cooling circuit. This heat serves to vaporize water in the secondary circuit to generate steam. The second law of thermodynamics tells us that some heat has to be dumped. These examples are typical of thermal hydraulics applications, i.e. hydraulics with heat transfer and possible phase change (boiling and condensation). This article presents some fundamentals of thermal hydraulics. Basics for design and safety analyses of pressurized water reactors are presented.

Auteur(s)

  • Christophe HERER : Ingénieur chargé d’expertises - Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire, Fontenay-aux-Roses, France - Avec la participation de Tony Glantz (IRSN) pour la rédaction des sous-sections 3.4 et 5.2.

INTRODUCTION

La thermohydraulique est l’étude du transfert de la chaleur couplé à l’hydraulique des écoulements, avec la prise en compte d’une masse volumique variable résultant par exemple de l’échauffement ou du refroidissement du fluide. Cependant, l’aspect le plus complexe demeure le changement de phase et le traitement d’écoulements diphasiques eau-vapeur. Dans un réacteur à eau pressurisée, l’eau du circuit primaire a un double rôle de caloporteur et de modérateur. Outre les enjeux de la maîtrise des transferts d’énergie et donc des températures dans les systèmes et composants d’un réacteur à eau sous pression, sa température ou la quantité de vapeur présente a un impact primordial sur la réactivité et donc la neutronique du cœur.

La thermohydraulique s’intéresse à l’état du fluide, à son mode de circulation et aux échanges thermiques dans le réacteur, dans les situations normales d’exploitation, d’incidents et d’accidents y compris les plus graves afin que les critères de sûreté se trouvent respectés en toutes circonstances.

Les méthodes et modèles présentés dans cet article constituent les principes de base pour permettre de mieux appréhender les problèmes liés à la mécanique des fluides avec échange de chaleur ou en écoulement à deux phases (liquide et vapeur). On adoptera une approche empirique, les modèles théoriques et équations sont du domaine des ouvrages spécialisés. Ces modèles empiriques sont principalement issus de l’hydraulique en charge et de la thermique dans les conduites de section circulaire. Cet exposé n’a pas vocation à couvrir l’ensemble des connaissances, notamment les phénomènes liés à l’analyse des accidents graves ne sont pas abordés. On trouvera dans cet article une introduction aux phénomènes physiques, à leur interprétation et à leur modélisation.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

KEYWORDS

safety   |   two-phase flows   |   thermal hydraulics   |   void fraction

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-bn3050


Cet article fait partie de l’offre

Génie nucléaire

(164 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation

2. Caractérisation de l’état du fluide

2.1 État énergétique

HAUT DE PAGE

2.1.1 Enthalpie du fluide

L’enthalpie d’une substance pure est fonction de deux variables thermodynamiques. Par exemple, considérant la température T et la pression P, on écrit :

avec le coefficient de dilatation volumique isobare exprimé en K–1.

À pression constante, le second terme s’annule et l’augmentation de la température T 1 à T 2 d’une unité de masse d’eau se traduit par une augmentation de l’enthalpie h suivant :

( 2 )

avec :

cp (P, T)
 : 
la capacité thermique massique à pression constante, exprimée en J/(kg.K),
h
 : 
exprimée en J/kg.

Si la plage de variation de température est limitée, en prenant la valeur moyenne de la capacité massique, cette expression se simplifie selon :

( 3 )

Cette simplification n’est valable que si l’évolution de température ne passe pas par la température de saturation, en raison des grandes variations des valeurs de la capacité thermique entre la phase liquide et vapeur. Si le fluide atteint la température de saturation, il peut devenir diphasique....

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

TEST DE VALIDATION ET CERTIFICATION CerT.I. :

Cet article vous permet de préparer une certification CerT.I.

Le test de validation des connaissances pour obtenir cette certification de Techniques de l’Ingénieur est disponible dans le module CerT.I.

Obtenez CerT.I., la certification
de Techniques de l’Ingénieur !
Acheter le module

Cet article fait partie de l’offre

Génie nucléaire

(164 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Caractérisation de l’état du fluide
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - COPPOLANI (P.) et al -   La chaudière des réacteurs à eau sous pression.  -  EDP Sciences (2004).

  • (2) - WAGNER (W.), KRETZSCHMAR (H.-J.) -   International Steam Tables – Properties of Water and Steam based on the Industrial Formulation -IAPWS-IF97.  -  Springer-Verlag (2008).

  • (3) - TODREAS (N.), KAZIMI (M.) -   Nuclear Systems : Thermal Hydraulic Fundamentals, Second Edition, Volume 1.  -  CRC Press (2011).

  • (4) - DELHAYE (J.-M.) -   Thermohydraulique des réacteurs.  -  EDP Sciences (2013).

  • (5) - COLLIER (J.G.), THOME (J.R.) -   Convective Boiling and Condensation.  -  Clarendon Press (1996).

  • (6) - THOME (J.R.) et al -   Encyclopedia of Two-Phase Heat Transfer and Flow.  -  World Scientific...

1 Sites Internet

Cours en accès libre du MIT (2007)

http://ocw.mit.edu/courses/nuclear-engineering/22-313j-thermal-hydraulics-in-power-technology-spring-2007/

Buongiorno, Jacopo. 22.313J Thermal Hydraulics in Power Technology. Spring 2007. Massachusetts Institute of Technology : MIT OpenCourseWare http://ocw.mit.edu.

Cours en accès libre de l’AIEA (2008).

Fundamentals and Basic Professional Training Courses : Thermal Hydraulics, Heat Transfer

http://nucleus.iaea.org/Pages/thermal-hydraulics-heat-transfer.aspx

HAUT DE PAGE

2 Événements

Conférence NURETH (NUclear REactor THermalhydraulics) tous les deux ans.

HAUT DE PAGE

3 Réglementation

Loi n° 2006-686 du 13 juin 2006 relative à la Transparence et à la sécurité en matière Nucléaire (TSN).

Arrêté du 7 février 2012 fixant les règles générales relatives aux installations nucléaires de base (INB).

Loi n° 2015-992 du 17 août 2015 relative à la transition énergétique pour la croissance...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Génie nucléaire

(164 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Sommaire

QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE

1/ Quiz d'entraînement

Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.

2/ Test de validation

Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.

Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Génie nucléaire

(164 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS