Novembre, 2020

12nov9 h 30 min12 h 00 minSoutenance de thèse Pietro Brazzale

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Détails

Titre de la thèse : Etude numérique et expérimentale à l’échelle pilote de l’injection d’hydrogène dans le sodium liquide par perméation à travers une membrane de nickel

Resumé :

Dans le cadre des RNR-Na, pour le contrôle de la contamination du tritium dans les circuits sodium, il est fondamental de maintenir une quantité minimale d’hydrogène dissous dans le sodium liquide. Pour cela, l’injection d’hydrogène par perméation à travers une membrane dense de nickel a été proposée. Dans cette étude, un nouveau prototype de perméateur a été conçu et testé expérimentalement à l’échelle pilote dans un circuit sodium expérimental, jusqu’à 450°C. Le flux de perméation mesuré dépend linéairement de la racine carrée de la pression partielle d’hydrogène en alimentation jusqu’à 20 kPa, démontrant ainsi que, dans cet intervalle, le processus est limité par la diffusion de l’hydrogène à travers la membrane de nickel. En particulier, la présence du sodium dans le côté perméat ne semble pas avoir d’influence significative sur le transfert de masse de l’hydrogène. La comparaison avec les résultats de la littérature, concernant des petits échantillons de nickel, révèle que des phénomènes ayant lieu dans le réticule cristallin de la membrane, probablement liés à la déformation à froid subie lors de sa fabrication, pourraient avoir un impact sur la perméation. Globalement, le processus expérimental a été validé avec succès tout en démontrant la faisabilité de cette application à l’échelle pilote. Un modèle analytique 1D a été développé avec une approche multi-physique, afin d’établir le transfert de masse radial de l’hydrogène à travers les trois domaines physiques. Des simulations CFD, réalisées dans une géométrie 2D axisymétrique avec Comsol-Multi-physics, ont fourni une meilleure compréhension des phénomènes de transport ayant lieu et ont confirmé les résultats obtenus par le plus simple modèle 1D sous certaines conditions. En conclusion, l’activité expérimentale a montré un bon accord avec le modèle 1D et les simulations CFD tout au long de l’intervalle de température et jusqu’à des pressions partielles d’hydrogène de 20 kPa. En rassemblant les éléments expérimentaux et numériques obtenu par cette étude, une loi constituée d’une simple équation a été définie pour décrire les performances du prototype afin d’aider l’activité de conception de cette application à l’échelle industrielle.

Directeurs de these : Xuân-Mi Meyer – Xavier Joulia

Membres du jury :

Mme Giulia BOZZANO Associate Professor – Politecnico di Milano Rapporteur
M. Eric FAVRE Professeur – Université de Lorraine Rapporteur
M. Christian LATGE Ingénieur de recherche – CEA Cadarache Examinateur
Mme Pierrette GUICHARDON Professeur – Ecole Centrale Marseille Examinatrice
M. Thierry GILARDI Ingénieur de recherche – CEA Cadarache Examinateur
M. Remy DUPRAZ Ingénieur – Framatome Examinateur
Mme Xuân-Mi MEYER Professeur – Toulouse INP Directrice de thèse
M. Xavier JOULIA Professeur – Toulouse INP Co-directeur de thèse
M. Aurélien CHASSERY Ingénieur de recherche – CEA Cadarache invité

 

Vous pourrez la suivre sur Zoom par le lien : https://inp-toulouse-fr.zoom.us/j/76929784650?pwd=emcvc3Zwak5DanBPdlAxajQyT2RmUT09

ID de réunion : 769 2978 4650

Code secret : 51pRea

Date et heure

(Thursday) 9 h 30 min - 12 h 00 min

Location

Visioconférence

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