Evaluation des dépôts d'aérosols par thermo et diffusiophorèse lors de l'ecoulement dans une conduite cylindrique — applications aux essais tuba diffusiophorèse

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Abstract

Dans l'hypothèse d'un accident sévère sur un réacteur nucléaire à eau pressurisée, les aérosols émis par le coeur du réacteur seront entraînés par un écoulement gazeux constitué de vapeur d'eau et d'incondensables. Dans le circuit primaire et plus précisément au niveau du générateur de vapeur, ces aérosols se déposeront sur la paroi du faisceau tubulaire par thermo et diffusiophorèse. L'analyse des bilans de matière et d'énergie montre que dans le cas d'un écoulement stationnaire dans un tube cylindrique à température de paroi constante, l'efficacité des dépôts d'aérosols par thermo et diffusiophorèse peut être estimée à partir de la connaissance de deux grandeurs thermohydrauliques que sont l'efficacité de condensation et la température moyenne du fluide à la sortie du tube. Les expressions théoriques trouvées permettent de rendre compte de manière satisfaisante des résultats obtenus lors du programme expérimental “Tuba diffusiophorèse” de l'Institut de Protection et de Sûreté Nucléaire. Enfin, l'analyse simultanée des deux types de dépôts est plus représentative qu'une analyse associant de manière indépendante les deux types de dépôt.

Abstract

In the hypothesis of a severe accident on a pressurized water nuclear reactor, the aerosols created and carried by a gas flow consist of steam and incondensable gases which can settle by different mechanisms on the walls of the primary circuit. In particular, in the tubular bundle of steam generator, on contact with the wall cooled by the water flowing at the outside of the bundle, the aerosols are transferred and fixed on the wall by thermo and diffusiophoresis. A model of the deposition on a vertical cylindrical tube based on the mass and energy balances allows us to show that the efficiency of the deposit depends only on two thermohydraulic parameters. The theoretical relations of the efficiency applied to the Institut de Protection et de Sûrete Nucleaire experimental program “Tuba diffusiophoresis” agreed with experimental results and confirm that the efficiency of deposition by thermo and diffusiophoresis must be evaluated simultaneously rather than independently.

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