Couplage entre transfert de masse et hydrodynamique diphasique : investigation expérimentale et[...]

Description du sujet de thèse

Domaine
Sciences pour l'ingénieur

Sujets de thèse
Couplage entre transfert de masse et hydrodynamique diphasique : investigation expérimentale et validation/calibration de modèles

Contrat
Thèse

Description de l'offre
Dans le contexte de la transition énergétique et de la place cruciale du nucléaire dans un mix énergétique décarboné, comprendre, puis atténuer les conséquences de tout accident conduisant à fusion, même partielle, du cœur d'un réacteur représente une direction de recherche impérative.

Lors d'un accident avec fusion du cœur, un bain de matière en fusion, appelée corium, peut se former en fond de cuve. La composition du bain peut évoluer au cours du temps. Le bain de corium n'est pas homogène et peut se stratifier en plusieurs phases immiscibles. Avec l'évolution de la composition globale du corium, les propriétés des différentes phases évoluent. Ainsi l'ordre de stratification vertical des phases peut changer, ce qui induit un réarrangement vertical des phases. Lors de ce réarrangement une phase traverse l'autre sous forme de gouttes. L'ordre des phases ainsi que leurs mouvements sont de première importance car ils influencent grandement les flux thermiques transmis à la cuve. Mieux comprendre ces phénomènes permet d'améliorer la sûreté et le design autant des réacteurs actuels que futures.

Des premières modélisations ont déjà été réalisées, mais elles manquent de validation et de calibration. Les expériences prototypiques sont difficiles à mettre en place et à court terme aucune n'est prévue. Le présent sujet de thèse propose de combler ce manque en réalisant une étude expérimentale du phénomène à l'aide d'un système simulant à base d'eau permettant une instrumentation locale et de grandes campagnes d'essai. Le but est de valider, calibrer les modèles existants, voire en développer de nouveaux, avec en ligne de mire la possibilité de capitaliser ces résultats dans la plateforme logiciel PROCOR, qui est utilisée pour réaliser des estimations de probabilité de percement de la cuve d'un réacteur. Le dispositif expérimental serait construit et opéré au laboratoire LEMTA de l'université de Lorraine où le doctorant serait détaché. En termes d'expériences, deux cas seront à étudier, le cas goutte seule, et le cas stratifié avec formation de goutte via instabilités de Rayleigh-Taylor.

La thèse sera principalement expérimentale avec un volet utilisation de code pour le calage, la validation et pourra inclure un volet modélisation. Elle se déroulera dans son intégralité au laboratoire LEMTA à Nancy. Le doctorant profitera ainsi des compétences du LEMTA en ce qui concerne le développement de dispositifs expérimentaux simulants, les transferts dans les fluides et la métrologie. Il sera intégré à un environnement dynamique composé de chercheurs et d'autres doctorants. Le candidat devra avoir des connaissances en phénomènes de transferts (de masses notamment), ainsi qu'une appétence certaine pour les sciences expérimentales.

Université / école doctorale
Sciences et Ingénierie des Molécules, des Produits, des Procédés, et de l'Energie (SIMPPE)
Université de Lorraine

Localisation du sujet de thèse
Site
Cadarache

Critères candidat
Formation recommandée
Ingénieur ou Master mécanique des fluides (avec phénomènes de transferts surtout de masse). Des compétences certaines en expérimental et une certaine compréhension de la modélisation. Génie Chimique/énergétique, écoulements multiphasique

Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2025

Personne à contacter par le candidat
LECOANET Alexandre alexandre.lecoanet@cea.fr
CEA
DES/DTN/SMTA/LMAG
CEA - Direction des énergies
IRESNE/DTN/SMTA/LMAG
CEA centre de CADARACCHE - Bât. 238
13108 St Paul lez Durance cedex
+33(0)4 42 25 64 73

Tuteur / Responsable de thèse
RIMBERT Nicolas nicolas.rimbert@univ-lorraine.fr
Université de Lorraine
Laboratoire LEMTA
LEMTA
2 avenue de la Forêt de Haye
BP 90161
54505 Vandoeuvre-lès-Nancy cedex
0372744262

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