Contexte industriel
L'énergie nucléaire couvre 71% des besoins en électricité en France. La transition énergétique est engagée pour atteindre la neutralité carbone en 2050. Dans ce cadre, la France a engagé un programme de développement des centrales. La France est actuellement le premier pays exportateur d'Europe d'électricité avec un solde d'échanges régulièrement positif.
Dans ce contexte de développement, de nombreuses actions de R&D sont entreprises par les principaux acteurs du nucléaire français et principalement par le CEA et EDF. Ce secteur d’activité développe des compétences pointues notamment en mécanique des fluides et capitalise ses connaissances dans des codes de simulations numériques 3D. Ces outils numériques sont codéveloppées en partenariat avec les principaux acteurs du nucléaire français. Les simulations sont effectuées sur des supercalculateurs.
L’ensemble des modèles physiques développés sont suffisamment génériques pour être appliqués à d’autres secteurs comme le transport, la sidérurgie ou le spatial.

Contexte scientifique
L’étude de l'injection de la vapeur dans une piscine d'eau sous-refroidie est toujours cruciale en raison de sa capacité de transfert thermique élevée. Les systèmes d'évacuation de la chaleur sont utilisés dans plusieurs contexte industriels et nucléaires. La prédiction des échanges de masse et énergie dans la condensation directe liquide/vapeur est un effort de recherche majeur dans le domaine de la thermohydraulique nucléaire.
Le sujet proposé consiste dans l’étude CFD des essais d’injection de vapeur dans une piscine d’eau liquide réalisés dans la boucle PANDA (PSI, Suisse) afin de valider les modèles à l’échelle locale. Une première partie du stage sera consacrée à la modélisation via le code Neptune CFD (code CFD 3D diphasique multifluide) d’une expérience PANDA. Une sensibilité aux maillages et une analyse des différentes approches de modélisation est à prévoir. Ensuite l’étudiant/étudiante pourra se focaliser
sur les modèles qui participent au transitoire simulé comme par exemple les modèles d’échange thermique bulle de vapeur/ liquide ou la remonté des bulles à la surface livre de la piscine. Il faudra donc analyser les modèles implémentés dans le code et voir leur impact sur le transitoire. Enfin un travail critique sur les résultats obtenus et sur la prédiction du code est attendue. Les résultats de cette étude seront fondamentaux pour améliorer les modèles physiques à l’échelle système (code CATHARE) : c’est-à-dire que les résultats numériques obtenus par le code CFD à l’échelle locale (~mm) pourront alimenter un code de simulation à une échelle intégrale (~m).

Moyens / Méthodes / Logiciels
Environnement Linux, Neptune_CFD