Numerical modelling of coupled phenomena within molten glass heated by induction and mechanically stirred
Modélisation numérique de phénomènes couplés dans des bains de verre brassés mécaniquement et élaborés en creuset froid inductif
Résumé
This study reports on a new vitrification process developed by the French Atomic Energy Commission (CEA, Marcoule). This process is used for the treatment of high activity nuclear waste. It is characterized by the cooling of all the metal walls and by currents directly induced inside the molten glass. In addition, a mechanical stirring device is used to homogenize the molten glass. The goal of this study is to develop numerical tools to understand phenomena which take place within the bath and which involve thermal, hydrodynamic and electromagnetic aspects.
The numerical studies are validated using experimental results obtained from pilot vitrification facilities.
The numerical studies are validated using experimental results obtained from pilot vitrification facilities.
Ce travail de recherche concerne un nouveau procédé de vitrification à l'étude au CEA de Marcoule depuis ces vingt dernières années. Ce procédé, basé sur l'induction directe en creuset froid, est utilisé pour le traitement des déchets nucléaires de haute activité. Il se caractérise par le refroidissement des structures métalliques par circulation d'eau et l'induction directe de courants électriques dans la charge de verre en fusion. Un dispositif d'agitation mécanique permet une homogénéisation du bain de verre fondu. Lors de cette étude, les phénomènes thermiques, hydrodynamiques et électromagnétiques ont été considérés. Une attention particulière est portée sur la modélisation de l'agitation mécanique et la mise en place d'une stratégie de couplage entre les trois phénomènes. La validation de la modélisation a pu être réalisée à partir des résultats expérimentaux acquis sur les pilotes de vitrification.
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