Oxidation and solidification of corium during steam exploision (nuclear reactor core melting accident) : theory and physical modelling
Résumé
On présente ici une étude mécaniste à l’échelle moléculaire de la cinétique d’oxydation et
de formation de dihydrogène résultant du contact entre la vapeur d’eau et un combustible
nucléaire fondu, dans les conditions relatives à un accident grave avec fusion de cœur et
rupture de la cuve.
Cette étude montre en premier lieu que dans de nombreuses situations pouvant être
rencontrées en accidents graves, la cinétique d’oxydation ou de formation de dihydrogène
est limitée par un phénomène d’interface à savoir la chimisorption dissociative de la
vapeur d’eau, si bien qu’en définitive, pour de nombreux cas, seule la température du
combustible pilote l’ensemble de la réaction entre la vapeur et le combustible. Les
mécanismes et les cinétiques de réaction en environnement H2/H2O et H2O/O2 sont
également déterminées. On montre en particulier, pour les cas d’oxydation dans
l’enceinte, que l’oxydation potentielle par le dioxygène de l’air est totalement inhibée et
que seule la vapeur d’eau oxyde le combustible, dès lors que sa pression partielle
dans l’enceinte dépasse 0.1atm (donc probablement pour toute séquence d’accident grave
avec fusion de cœur).
L’exploitation du modèle cinétique obtenu permet alors d’estimer les variations
énergétiques provoquées par l’oxydation du combustible et d’en déduire les conséquences
lors de phénomènes d’interaction combustible réfrigérant avec ou sans explosion de
vapeur, ou des phénomènes d’échauffement direct de l’enceinte par un combustible
dispersé. Utilisant la théorie développée ici au cas du zirconium, on met également en
évidence la possibilité d’un emballement de réaction d’oxydation, dont on détermine la
température seuil sur un cas d’étude.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
Licence : Copyright (Tous droits réservés)
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