Study of a low Mach nuclear core model for single-phase flows

¹ INRIA Lille - Nord Europe, Parc Scientifique de la Haute Borne, 40 avenue Halley, 59658 Villeneuve d’Ascq, France
e-mail: manuel.bernard@ifpen.fr & yohan.penel@gmail.com
² DEN/DANS/DM2S/STMF, Commissariat à l’Énergie Atomique Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, France
e-mail: stephane.dellacherie@cea.fr
³ IMATH - Université du Sud Toulon-Var, avenue de l’Université, 83957 La Garde, France
e-mail: faccanoni@univ-tln.fr
⁴ MAP5 UMR CNRS 8145 - Université Paris Descartes - Sorbonne Paris Cité, 45 rue des Saints Pères, 75270 Paris Cedex 6, France
e-mail: berenice.grec@parisdescartes.fr
⁵ LAGA UMR 7539 - Institut Galilée - Université Paris 13, 99 avenue Jean-Baptiste Clément, 93430 Villetaneuse, France
e-mail: lafitte@math.univ-paris13.fr
⁶ LATP UMR 6632 - Université de Provence, Technopôle Château-Gombert, 39 rue F. Joliot Curie, 13453 Marseille Cedex 13, France

Abstract

This paper deals with the modelling of the coolant (water) in a nuclear reactor core. This study is based on a monophasic low Mach number model (Lmnc model) coupled to the stiffened gas law for a single-phase flow. Some analytical steady and unsteady solutions are presented for the 1D case. We then introduce a numerical scheme to simulate the 1D model in order to assess its relevance. Finally, we carry out a normal mode perturbation analysis in order to approximate 2D solutions around the 1D steady solutions.

Résumé

Dans cet article, nous nous intéressons à la modélisation de l’écoulement de l’eau dans le circuit primaire d’un réacteur nucléaire. Pour cela, nous utilisons un modèle bas-Mach monophasique (modèle Lmnc) pour une loi d’état de type gaz raidi. Nous présentons des solutions analytiques 1D stationnaires et instationnaires pour certains types de données. Nous simulons ensuite le modèle afin d’évaluer sa pertinence. La dernière partie est consacrée à une analyse de pertubations en modes normaux réalisée pour approcher les solutions 2D à partir des solutions stationnaires 1D.