Abstract
(Französisch)
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Le projet INCON consistait à prouver la faisabilité d'un système passif d'évacuation de la chaleur résiduelle d'un réacteur à eau à travers une double enceinte de confinement en béton. Le principe est de condenser la vapeur produite à l'intérieur de l'enceinte, et d'évacuer la chaleur de condensation. Le système étudié est constitué par des modules indépendants comprenant chacun deux échangeurs de chaleur (l'un à l'intérieur, l'autre à l'extérieur de l'enceinte), reliés par une boucle intermédiaire à circulation naturelle. La partie suisse du projet consistait à tester une maquette de l'échangeur interne (condenseur), et à en modéliser le fonctionnement.
Le condenseur est constitué d'un faisceau de tubes à ailettes, entouré d'une cheminée destinée à favoriser la circulation naturelle du mélange air/vapeur dans le faisceau. En pratique, les essais ont été réalisés en convection forcée, avec des conditions d'écoulement bien définies. L'intérieur des tubes est refroidi par de l'eau en ébullition. L'utilisation de tubes à ailettes dans ce contexte est innovante. Par rapport aux dispositifs existants, par exemple dans le domaine de la climatisation, les caractéristiques du mélange air/vapeur sont différentes: pression et température plus élevées, concentration de vapeur supérieure, et vitesse du gaz plus faible.
La maquette du condenseur, livrée par ENEL, a été implantée dans l'installation LINX au PSI et instrumentée. Les essais ont été effectués en 1997. Parallèlement, un modèle théorique du condenseur a été développé. Le modèle prédit le transfert de chaleur en fonction de la géométrie du condenseur et des caractéristiques des fluides primaires et secondaires. Il décrit le transfert de chaleur par convection et condensation entre le mélange air/vapeur et les tubes à ailettes, la conduction dans les ailettes et la paroi du tube, et le transfert de chaleur par ébullition à l'intérieur des tubes. Les prédictions ont été comparées aux résultats expérimentaux. Pour les 62 points d'essais étudiés, elles sont très bonnes: l'écart type entre les coefficient de transfert expérimentaux et théoriques est inférieur à 10%. Le modèle n'utilise que des corrélations de la bibliographie, sans ajustement spécifique, et possède donc une valeur générale. Il pourrait être utilisé pour d'autres applications, telles que les récupérateurs de chaleur et les appareils de climatisation.
Le travail expérimental et théorique du PSI a prouvé que la conception du condenseur est adéquate et a fourni un outil de dimensionnement pour ce composant. Au delà, le projet INCON a démontré l'efficacité du système de refroidissement passif conçu par ENEL et a fourni une base de données et des outils théoriques qui permettent d'en optimiser les paramètres.
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