Étude Expérimentale de la Stratification dans des Tuyaux Inclinés et des Jets d'Eau Sortants H/F - CEA

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.

Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.

Implanté au coeur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.

Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :

- La conscience des responsabilités
- La coopération
- La curiosité

Lors d'un Accident de Perte de Réfrigérant Primaire (APRP) dans un Réacteur à Eau Pressurisée, la perte de réfrigérant entraîne un vidange progressive du coeur et une augmentation consécutive de la température. Ces phénomènes peuvent être extrêmement dangereux pour la sûreté du réacteur. Afin de restaurer le refroidissement du réacteur, de l'eau froide est injectée via le système d'Injection de Sûreté (IS) dans la branche froide du circuit primaire du réacteur. Comme la branche froide peut être partiellement ou complètement remplie de vapeur, l'eau injectée entre en contact avec la vapeur provoquant sa condensation et se mélange avec l'eau plus chaude dans la branche froide. La condensation et le mélange des fluides affectent directement la température et la pression du liquide à l'entrée du coeur du réacteur. Estimer le taux de condensation à l'IS est donc crucial. La stratification liquide dans le tuyau IS et la trajectoire associée du jet d'eau sortant peuvent avoir un impact significatif sur la quantité de vapeur condensée.

Afin d'étudier ces phénomènes, l'installation CRAFTY a été conçue et est actuellement exploitée au CEA-Saclay. Elle permet d'étudier l'injection d'eau à pression atmosphérique dans un appareil expérimental constitué d'un bassin et d'un tube d'injection à différents angles d'injection. Des mesures d'ombroscopie sont effectuées.

Dans ce contexte, le stagiaire réalisera des expériences utilisant l'appareil CRAFTY. L'objectif est d'explorer de nouvelles configurations et conditions (par exemple, différents angles d'inclinaison, diamètres de tuyaux, fluides autres que l'eau) pour élargir la base de données expérimentales disponibles en restant cohérent avec la configuration du réacteur nucléaire. Les données expérimentales collectées seront ensuite analysées afin de :

· Comprendre les phénomènes se produisant dans l'installation expérimentale, visualiser les quantités d'intérêt et étudier leurs dépendances à des paramètres pertinents (par exemple, débit IS, densité du fluide) ;

· Évaluer différents modèles de la littérature pour prédire la stratification dans le tuyau et la trajectoire du jet ;

· Identifier les limitations de ces modèles, proposer éventuellement des améliorations et/ou développer de nouvelles corrélations optimisées.

· Présenter le travail lors de réunions techniques et rédiger un rapport final.

Le/la candidat(e) idéal(e) est un(e) étudiant(e) en master M2 ou en dernière année d'école d'ingénieur qui a de bonnes connaissances en dynamique des fluides/thermohydraulique, avec un intérêt marqué pour le développement, la réalisation et l'analyse des expériences. Une connaissance de base de Windows/Linux, Excel et Python/Matlab est souhaitée.