Soutenance de thèse de Mtoilibou Abdallah KEYMOON : Étude expérimentale des effets chimiques sur le colmatage d’un filtre en conditions accidentelles

Résumé

Lors d’un Accident de Perte de Réfrigérant Primaire (APRP), la phase de recirculation des systèmes de refroidissement dépend du bon fonctionnement des filtres de puisard, présentant un risque d’être colmatés par l’accumulation de débris et par la formation de précipités chimiques conduisant à une perte de charge accrue. Les effets chimiques sont admis dans la littérature mais demeurent insuffisamment caractérisés et compris, en particulier pour des matrices chimiques complexes du type NaOH/H₃BO₃/Borax.

Cette thèse vise à analyser l’influence des interactions chimiques entre les espèces dissoutes susceptibles de former de précipités et leur contribution à l’augmentation de la perte de charge des filtres de puisard. Une analyse bibliographique approfondie a permis d’identifier les principales lacunes des études existantes, notamment le manque de données intégrant les effets multi-composants et le couplage entre phénomènes chimiques et hydrauliques. Les éléments calcium, silicium, zinc et fer ont été retenus comme espèces d’intérêt potentiellement présentes. Une approche expérimentale duale a été mise en œuvre, d’abord en batch pour identifier les précipités formés puis à l’échelle pilote dans une boucle de filtration COPIN pour faire le lien avec la perte de charge.

Les essais batch ont permis d’étudier la dissolution et la corrosion des débris ainsi que la réactivité des espèces dissoutes dans des matrices chimiques représentatives d’un APRP. Ces résultats sont confrontés à des simulations faites à l’aide de code géochimique considérant une approche à l’équilibre chimique. Ces résultats montrent le rôle structurant du milieu boraté, qui modifie la spéciation des éléments et favorise la formation de phases secondaires majoritairement amorphes, dominées par des silicates, des borates et des oxydes métalliques. Les essais à moyenne échelle réalisés sur COPIN ont permis de relier ces mécanismes chimiques à l’évolution de la perte de charge des filtres. Le colmatage apparaît majoritairement physique en l’absence d’espèces fortement réactives, tandis que l’ajout de calcium et de silicium induit un colmatage chimique de faible ampleur. 

L’introduction soit de fer soit zinc a un impact important sur le colmatage chimique, même pour des quantités relativement faibles, en raison de la formation d’oxydes métalliques en modifiant la structuration et l’évolution dynamique du gâteau filtrant. 

D’un point de vue de la sûreté nucléaire, ces résultats contribuent à la compréhension des effets chimiques et soulignent la nécessité de considérer ce phénomène pour les évaluations et la maitrise de perte de charge en mode recirculation.

Jury

• Mme Marie-Odile SIMONNOT    Professeure, Université de Lorraine (LRGP)
• M. Laurent CANTREL    Docteur, HDR, ASNR (SEREX)
• M. Grégory LEFEVRE    Directeur de recherche CNRS, Université PSL (Chimie ParisTech)
• Mme Emilie GAGNIERE    Maitresse de conférences, HDR, Université Claude Bernard Lyon 1 (LAGEPP)
• M. Dominique THOMAS    Professeur, Université de Lorraine (LRGP)
• Mme Stephanie SZENKNECT    Docteur, HDR, Nuclear Energy Division (ICSM, Marcoule)
• Mme Coralie ALVAREZ    Docteur, ASNR (SEREX/L2EC)
   

Infos pratiques

Date – Horaires :

Mardi 14 avril 2026 à 9h

Lieu :

Château de Cadarache