Vibrations de circuit primaire
Le circuit primaire d’un réacteur est un circuit non standard, par rapport aux réseaux de tuyauterie conventionnels : il est relativement court (quelques dizaines de mètres au total), et les vitesses d’écoulement y sont assez importantes (dépassant les 10 m/s). Ces spécificités peuvent être à l’origine de phénomènes vibratoires en fonctionnement normal qu’il convient de comprendre et anticiper. C’est pourquoi un projet de recherche dédié a été initié à l’IMSIA en 2020. Il vise à s’équiper des outils numériques adaptés à l’étude de ce type de problème, ainsi que de moyens expérimentaux de validation.
Sur le volet numérique, des modèles dits acousto-mécaniques de circuit primaire ont été réalisés. Des techniques existantes de formulation du couplage fluide-structure ont été adaptées à la physique du circuit primaire. La taille importante des modèles numériques a constitué un défi particulier, nécessitant la mise en œuvre de méthodes de sous-structuration. Des démarches 3D ont été menées, comme des démarches 1D. Celles-ci ont permis d’évaluer les modes propres couplés du circuit primaire complet. Dans un second temps, les chargements dynamiques ont été caractérisés d’après la littérature, et implémentés, afin de réaliser un calcul de réponse harmonique du circuit primaire.
Sur le volet de la validation expérimentale, le choix a été fait de se focaliser sur les vibrations de l’enveloppe de cœur, à l’intérieur de la cuve. Une maquette simplifiée, ou analytique, a été conçue, fabriquée et installée sur boucle hydraulique. Grâce aux nombreux points de mesure de pression disposés sur la maquette, les caractéristiques du chargement turbulent à l’origine des vibrations de l’enveloppe de cœur ont été identifiées. Des comparaisons fines avec les résultats de simulations numériques d’écoulement turbulent (CFD) en cours de réalisation vont permettre dans la suite de mieux prédire les conséquences de ce chargement turbulent, en termes d’amplitude et spectre de vibrations de l’enveloppe de cœur. Cela mènera à une amélioration des modèles simplifiés proposés dans la littérature.
Collaborateurs
IMSIA
Jordan Curt, Aurélien Joly, Maud Kocher, Pierre Moussou
Extérieurs
CEA : Romain Lagrange