Soutenance de thèse de Lilian D'HONDT

La France a fait le choix de se focaliser sur les réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium liquide dans le cadre de son implication dans le forum international GEN IV. Un prototype, ASTRID, est en cours de développement. Ce prototype doit faire la démonstration de l’amélioration de sa sureté et de la surveillance en fonctionnement. Ceci passe, entre autre, par la caractérisation de l’engazement du sodium du circuit primaire. En effet, du fait de la présence d’Argon en tant que gaz de couverture, un nuage de bulle existe de façon normale et continue dans le circuit primaire. Du fait de l’opacité du sodium liquide, des méthodes de controles ultrasonores sont privilégiées pour les inspections en opération. Or, la présence de bulles affecte grandement les propriétés acoustiques du milieu. De plus, la présence de bulles impacte aussi les échanges thermiques et neutroniques au sein du cœur, ainsi que les phénomène d’ébullition et de cavitation. La caractérisation de ce nuage répond donc à ces problématiques de contrôlabilité et permet aussi la validation de codes de calculs d’évolution de l’engazement tel que VIBUL. Un travail bibliographique s’est attaché à déterminer les méthodes de caractérisation les plus adaptés pour répondre à ces problématiques. Les forces et les faiblesses de chaque méthode ont été étudiées. Les méthodes d’inversions de mesures spectroscopiques d’atténuation et de célérité semblent particulièrement adaptées. Afin de limiter au maximum la connaissance a priori du nuage de bulles, une méthode de détermination de la gamme des rayons a été mise au point. Cette méthode a montré sa capacité à caractériser des nuages dont les taux de vides sont compris entre 10^-6 et 10^-4. Ensuite, afin de permettre la caractérisation de nuages dont les taux de vides sont inférieurs à 10-6, la possibilité d’inverser des mesures spectroscopiques du coefficient de non linéarité a été étudié et démontré. Les résultats obtenus offrent de nombreuse perspectives quant à leurs applications industrielles.

France has chosen to focus on liquid sodium cooled fast neutron reactors as part of its involvement in the GEN IV international forum. A prototype, ASTRID, is under development. This prototype must demonstrate the improvement of its safety and monitoring in operation. This passes, among other things, by the characterization of the sodium engulfment of the primary circuit. Indeed, due to the presence of Argon as a cover gas, a bubble cloud exists in a normal and continuous manner in the primary circuit. Due to the opacity of liquid sodium, ultrasonic testing methods are preferred for inspections in operation. However, the presence of bubbles greatly affects the acoustic properties of the medium. In addition, the presence of bubbles also affects the heat and neutron exchanges within the core, as well as boiling and cavitation phenomena. The characterization of this cloud therefore responds to these controllability issues and allows the validation of evolution calculation codes of the engazement such as VIBUL. A bibliographic work has sought to determine the most appropriate methods of characterization to answer these problems. The strengths and weaknesses of each method were studied. The inversion methods of spectroscopic attenuation and velocity measurements seem particularly suitable. In order to minimize the prior knowledge of the bubble cloud, a method for determining the range of radii has been developed. This method has shown its ability to characterize clouds with void fractions between 10^-6 and 10^-4. Then, in order to allow the characterization of clouds with void levels less than 10^-6, the possibility of inverting spectroscopic measurements of the nonlinearity coefficient has been studied and demonstrated. The results obtained offer numerous prospects for their industrial applications.