Étude de la distribution des champs magnétostatiques dans une section d'essais de type CANDU chauffée par effet de Joule

Parmi tous les paramètres physiques considérés lors de l'analyse de sûreté d'un réacteur nucléaire, le flux de chaleur critique (FCC) fait partie des plus importants. Afin d'étudier le FCC sous des conditions expérimentales relativement sécuritaires, la chaleur dégagée par le combustible nucléaire peut être reproduite grâce à l'effetet de Joule. Or, afin de générer la puissance thermique nécessaire pour les expériences sur le FCC des réacteurs CANDU, des courants électriques très élevés de l'ordre de plusieurs dizaines de milliers d'ampères sont requis ce qui génère un champ magnétostatique très intense capable d'interagir avec la section d'essais et l'instrumentation. Conséquemment, l'industrie nucléaire est préoccupée par les effets de ce champ magnétique sur les données collectées et par les forces d'origine magnétique agissant sur le système. Dans ce contexte, le travail présenté dans ce mémoire de maîtrise vise l'implémentation d'une méthodologie de calcul capable de fournir une information détaillée sur le champ magnétique engendré par ces courants. Toutefois, étant donné la complexitée du système, une étude magnétostatique appropriée requiert une méthode numérique afin d'obtenir une distribution fiable du champ magnétique à travers différentes structures de la section d'essais. à cet effet, nous considérons dans le cadre de ce mémoire le volume integral equation method (VIEM), une méthode bien établie basée sur les solutions intégrales des équations de Maxwell. Plus précisément, nous employons le VIEM afin d'étudier la distribution du champ magétique à l'intérieur de la section d'essais et pour déterminer l'influence des prises conçues pour le branchement des capteurs de pression sur la symétrie de cette distribution. Étant donné que les méthodes intégrales incluent les conditions aux limites et par conséquent ne requièrent pas l'emploi d'un critère de convergence, nous proposons une nouvelle technique de discrétisation. L'emploi de cette procédure nous permet de raffiner nos calculs et de diminuer les erreurs numériques dans les régions physiques qui nous intéressent, notamment, aux proximités des discontinuités ferromagnétiques. Avant d'utiliser la méthode du VIEM nous avons comparé les prédictions avec des calculs analytiques. À cet égard, il faut mentionner que la complexité des problèmes magnétiques limite le traitement analytique aux cas simples,c.-à-d., ayant une certaine symétrie ou étant invariant par translation. Pour le traitement de ces types de problèmes, la méthode proposée dans ce mémoire produit d'excellents résultats.