Modélisation et simulation numérique d’un front de fusion/solidification à l’interface d’un bain de corium

Abstract

Ce manuscrit porte sur la simulation numérique du changement de phase (solidification ou fusion de matériaux) dans le cadre de l'étude des accidents graves de réacteurs nucléaires. Dans ce contexte, le manque de connaissance physique et phénoménologique et la limitation des ressources numériques, font que l'utilisation de modèles hétérogènes couplés s'avère souvent nécessaire. Pour autant, le développement des capacités de calcul permet l'utilisation plus large de modèles complexes de CFD. Dans ce travail, on considère plus spécifiquement la simulation des phénomènes de solidification et de fusion entre un liquide chaud (représentant le corium) qui se solidifie au contact d'un solide plus froid (par exemple la cuve). L'objectif de cette thèse est de proposer des outils numériques de suivi d'interfaces de front de fusion/solidification qui ont été intégrés dans des codes dédiés à la modélisation des accidents graves. Une première approche de couplage de modèles hétérogènes 0D/2D a été proposée avec une méthode numérique adaptée à ses aspects multidimensionnels dans la plateforme PROCOR. Une modélisation 3D de type CFD a été ensuite développée à partir d'une approche monolithique. Le code TrioCFD a été utilisé comme base de développement et ses méthodes numériques adaptées pour le changement de phase liquide/solide. L'ensemble de ces développements a été testé et validé sur des configurations représentatives du contexte accident grave.