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Recherche - Valorisation

Une méthodologie de modélisation pour l'évaluation de l'étanchéité des enceintes de confinement des centrales nucléaires

le 8 novembre 2013
14H00

Soutenance de thèse de Mahsa Mozayan Kharazi du LMT-Cachan de l'ENS Cachan, Domaine: Mécanique, Génie Mécanique, Génie Civil

Les enceintes de confinement jouent un rôle important dans la sécurité des centrales nucléaires. Elles doivent assurer le rôle de la dernière barrière d'étanchéité du réacteur durant sa durée de vie.

Périodiquement, elles sont testées lors d'épreuves d'étanchéité. Le plus souvent, les taux de fuite sont inférieurs aux valeurs limites réglementaires et stables pendant plusieurs dizaines d'années. Mais pour certaines enceintes, le taux de fuite augmente avec le temps. Les raisons de cette augmentation sont plus ou moins connues.

L'objectif de ce travail de recherche est de présenter un ensemble de modèles numériques et une méthodologie d'étude pour aider les experts à mieux comprendre les mécanismes responsables de la dégradation de l'étanchéité des enceintes de confinement en béton armé précontraint sans liner.

Un des objectifs importants de ce travail était d'élaborer une solution adaptée aux études industrielles d'enceintes de taille réelle.
Les phénomènes les plus essentiels conduisant à l'estimation de l'étanchéité sont considérés, et les résultats des modèles sont comparés avec des mesures expérimentales ainsi que des enregistrements in situ.
Ainsi, la fiabilité de la technique proposée est éprouvée par rapport au domaine d'application des enceintes.

Méthodologie

Dans la méthodologie proposée, la fuite de gaz est classée en débit dû à la porosité intrinsèque du béton, celui à travers les micro-fissures, celui lié aux macro-fissures (ouvertes ou fermées, ainsi que le débit à travers les zones de reprise de bétonnage.
Dans les zones avec macro-fissures ouvertes, la vitesse du gaz est modélisée par la loi de Poiseuille ; dans les autres zones, par la loi de Darcy.
En associant ces lois de vitesse de gaz avec des équations de conservation de masse, deux équations hydrauliques générales sont obtenues. Leur résolution nécessite la connaissance de la perméabilité au gaz du béton, qui dépend de l'état hydrique (degré de saturation en eau) et de l'état mécanique (endommagement et macro-fissuration).

Un schéma de résolution multi-physique, thermo-hydro-mécanique chaîné faiblement couplé, est adopté. L'état hydrique du béton est obtenu par la résolution d'équations de diffusion thermo-hydriques non linéaires simplifiées.

La variable d'endommagement et les paramètres des macro-fissures sont obtenus par une méthode de post-traitement basée sur la mécanique continue de l'endommagement du béton armé. Les déformations différées du béton sont également prises en compte.

La méthodologie complète est implémentée dans le logiciel aux éléments finis Code_Aster® développé par EDF, puis validée par des cas tests élémentaires basé sur des mesures expérimentales, ou des solutions analytiques.

Mots-clés : enceintes de confinement, béton armé, fuites, perméabilité, débit, déformations différées, degré de saturation en eau, mécanique continue de l'endommagement, endommagement, macro-fissure
Type :
Thèses - HDR
Lieu(x) :
Campus de Cachan
Salle Condorcet - Bâtiment D'Alembert

Plan d'accès

Composition du jury

M. Victor SAOUMA, Professeur Rapporteur                                         
M. Alain SELLIER, Professeur Rapporteur
M. Christian LA BORDERIE,  Professeur Examinateur                                   
M. Ahmad POUYA, Professeur Examinateur
M. Pierre LABBE, Docteur/EDF Examinateur
M. Luc DAVENNE, Maître de conférences (HDR), Directeur de thèse
M. Shahrokh GHAVAMIAN, Directeur Général, Co-encadrant                          

Laboratoire

lmt-cachan

École doctorale EDSP

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