Numerical development and validation of a damageable elastoviscoplastic user material law - Thermomechanical calculations on a vessel in a core melt accident situation
Résumé
Cette note synthétise les développements numériques et la mise place d’une loi matériau élastoviscoplastique
endommageable pour un acier de cuve sous ABAQUS et les résultats des calculs thermomécaniques aux
éléments finis ABAQUS de la déformation d’une cuve de REP 1300 pour trois séquences de fusion de cœur, à
basse pression (PB_1.1, 3 bar), moyenne pression (PDS_2.1 80 bar), et haute pression (PDS_7.1 160 bar),
précédemment calculées avec ASTEC V1.3 pour le projet EPS2 1300.
Après une présentation des données expérimentales, décrivant le comportement thermomécanique de l’acier
de cuve (16MND5), les différentes composantes du modèle éléments finis sont détaillées : géométrie, maillage,
conditions aux limites, et développements numériques nécessaires à la prise en compte de l’endommagement
ductile en plasticité et viscoplasticité, tout au long des coulées successives de corium. La validation de ces
développements est détaillée par la présentation de six modèles éléments finis (traction sur cube, sur
éprouvette 2DAXI, et sur éprouvette 3D, fluage sur cube, sur éprouvette 2DAXI, et sur éprouvette 3D).
Les résultats obtenus sur la géométrie cuve indiquent l’état de déformation et d’endommagement
élastoviscoplastique à l’instant de la rupture cuve, déterminé par l’atteinte d’un critère d’endommagement
maximal, ou l’atteinte de la fusion de la cuve. Pour chacune des trois séquences de fusion de cœur citées ci-
dessus, un mode de rupture différent est obtenu, propre aux chargements mécaniques et thermiques subis par
le fond de cuve. Pour le cas haute pression, la rupture sera de type ductile plastique, initiée depuis la paroi
externe de la cuve. A l’inverse, à basse pression, la rupture intervient par fusion sans endommagement ductile
significatif. Pour des conditions de chargement intermédiaires, la rupture est ductile viscoplastique, initiée
depuis la paroi intérieure de la cuve.
On rappelle également en conclusion les précautions à prendre concernant la lecture des résultats présentés
ici.