Thermohydraulique des réacteurs à eau sous pression

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.