Présentation
Auteur(s)
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Bertrand de BRAQUILANGES : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA) - Chef du Département Structures à la direction Novatome de Framatome
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L’objet de ce chapitre est de présenter les sollicitations thermomécaniques auxquelles sont soumis les composants principaux des réacteurs à neutrons rapides et de justifier les conceptions proposées.
Dans un premier temps sont développées les spécificités des réacteurs à neutrons rapides concernant les caractéristiques physiques, les conditions de fonctionnement, les critères de conception, les règles de dimensionnement, les sollicitations hydrauliques ou mécaniques en cas de dynamique rapide.
Il est ensuite montré que la conception des principaux composants est bien adaptée au comportement thermomécanique qui en résulte et qu’elle peut être améliorée avec les progrès des analyses et le retour d’expérience.
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Comportement thermomécanique des composants du réacteur2. Prédiction des sollicitations
L’évaluation du comportement thermomécanique des composants passe par la détermination des chargements (ou sollicitations) divers auxquels ce composant est soumis : ceux-ci sont d’origines mécanique (statique ou dynamique) ou thermique.
La détermination des sollicitations d’origine mécanique statique (poids, pression) ne nécessite pas d’études spécifiques. Il n’en est pas de même pour les sollicitations thermohydrauliques ou dynamiques.
2.1 Études thermohydrauliques
L’évaluation des champs de température dans les composants du réacteur, en régime permanent et en régime transitoire, passe par la détermination des champs de température dans les fluides en contact avec les composants (sodium, gaz) ainsi que par la détermination des coefficients d’échange entre fluides et composants. Ces derniers dépendant des vitesses des fluides, on est conduit à déterminer non seulement les champs de température mais aussi les champs de vitesse dans les volumes de sodium et de gaz, pour les différentes conditions de fonctionnement, permanentes ou transitoires.
Ces études sont menées selon une démarche couplée numérique/expérimentale : les méthodes numériques utilisant des codes par éléments finis ou par volumes finis permettent la définition des chargements thermiques en tout point des structures, ainsi que la répétition des calculs pour un certain nombre de régimes transitoires. L’approche expérimentale, sur maquettes à échelle réduite en eau froide/eau chaude ou eau douce/eau salée pour représenter la présence de sodium chaud/sodium froid, permet la validation des modèles de calcul pour le phénomène étudié ou bien l’étude des phénomènes encore imparfaitement représentés par les modèles numériques : aspects tridimensionnels, effets de surface libre, etc.
Selon les problèmes étudiés, les maquettes s’attachent à respecter un ou plusieurs nombres adimensionnels (nombre de Froude, de Weber, etc.).
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Répartitions de température dans les différents collecteurs (collecteur chaud, collecteur froid)
On s’assure...
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