Étude thermo-hydraulique de l'écoulement du modérateur dans le réacteur CANDU-6

Étant donné la taille (6,0 m×7,6 m) ainsi que le domaine multiplement connexe qui caractérisent la cuve des réacteurs CANDU-6 (380 canaux dans la cuve), la physique qui gouverne le comportement du fluide modérateur est encore mal connue de nos jours. L'échantillonnage de données dans un réacteur en fonction nécessite d'apporter des changements à la configuration de la cuve du réacteur afin d'y insérer des sondes. De plus, la présence d'une zone intense de radiations empêche l'utilisation des capteurs courants d'échantillonnage. En conséquence, l'écoulement du modérateur doit nécessairement être étudié à l'aide d'un modèle expérimental ou d'un modèle numérique. Pour ce qui est du modèle expérimental, la fabrication et la mise en fonction de telles installations coûtent très cher. De plus, les paramètres de la mise à l'échelle du système pour fabriquer un modèle expérimental à l'échelle réduite sont en contradiction. En conséquence, la modélisation numérique reste une alternative importante. Actuellement, l'industrie nucléaire utilise une approche numérique, dite de milieu poreux, qui approxime le domaine par un milieu continu où le réseau des tubes est remplacé par des résistances hydrauliques distribuées. Ce modèle est capable de décrire les phénomènes macroscopiques de l'écoulement, mais ne tient pas compte des effets locaux ayant un impact sur l'écoulement global, tel que les distributions de températures et de vitesses à proximité des tubes ainsi que des instabilités hydrodynamiques. Dans le contexte de la sûreté nucléaire, on s'intéresse aux effets locaux autour des tubes de calandre. En effet, des simulations faites par cette approche prédisent que l'écoulement peut prendre plusieurs configurations hydrodynamiques dont, pour certaines, l'écoulement montre un comportement asymétrique au sein de la cuve. Ceci peut provoquer une ébullition du modérateur sur la paroi des canaux. Dans de telles conditions, le coefficient de réactivité peut varier de manière importante, se traduisant par l'accroissement de la puissance du réacteur. Ceci peut avoir des conséquences majeures pour la sûreté nucléaire. Une modélisation CFD (Computational Fluid Dynamics) détaillée tenant compte des effets locaux s'avère donc nécessaire. Le but de ce travail de recherche est de modéliser le comportement complexe de l'écoulement du modérateur au sein de la cuve d'un réacteur nucléaire CANDU-6, notamment à proximité des tubes de calandre. Ces simulations servent à identifier les configurations possibles de l'écoulement dans la calandre. Cette étude consiste ainsi à formuler des bases théoriques à l'origine des instabilités macroscopiques du modérateur, c.-à-d. des mouvements asymétriques qui peuvent provoquer l'ébullition du modérateur. Le défi du projet est de déterminer l'impact de ces configurations de l'écoulement sur la réactivité du réacteur CANDU-6.