Contribution to the study of the transmission of ultrasound at a solid - gas - liquid interface. Application to non-destructive testing of the fourth generation of liquid sodium cooled reactors.
CONTRIBUTION A L'ETUDE DE LA TRANSMISSION DES ULTRASONS A UNE INTERFACE SOLIDE - GAZ - LIQUIDE. Application au contrôle non destructif des réacteurs de quatrième génération refroidis par du sodium liquide
Résumé
Under the ultrasonic inspection of the fourth generation of sodium cooled reactors, the goal is to study the conditions for the appearance of a very bad acoustic coupling of the transducer with liquid sodium. Under certain conditions, the non wetting of the surface of the transducer by sodium causes trapping gas pockets in the roughness. A first quasi-static analysis based on the crevice model allows to study the dependence of the stability of these gas pockets on the temperature, the hydrostatic pressure, and the level of dissolved gas saturation of the liquid. In order to develop a parametric study based on the size and gas surface fraction, several samples are made. An ultrasonic experiment using various frequencies can measure the transmission through these samples. Meanwhile, three different models describing the experimental setup are proposed, the latter being based on a description of the dynamic behaviour of a simple gas pocket geometry. The comparison of experimental and analytical results (of the last model) show a similar pattern of the dependence of the transmission on the various parameters.
Dans le cadre de l'inspection ultrasonore des réacteurs au sodium, l'objectif est d'étudier les conditions d'apparition d'un très mauvais couplage acoustique du traducteur avec le sodium liquide. Le non mouillage de la surface du traducteur par le sodium peut provoquer le piégeage de poches de gaz dans la rugosité. Une première analyse quasi-statique permet d'étudier la stabilité de ces poches de gaz vis-à-vis de la température, de la pression hydrostatique, du niveau de saturation en gaz dissous dans le liquide. Afin de mener une étude paramétrique en fonction de la taille et la fraction surfacique des poches de gaz, plusieurs échantillons sont réalisés. Une expérience ultrasonore en eau, utilisant différentes fréquences, permet de mesurer la transmission à travers ces échantillons. Parallèlement, divers modèles décrivant la configuration expérimentale sont proposés, le dernier étant basé sur une description du comportement dynamique d'une poche de gaz de géométrie simple. La comparaison des résultats expérimentaux et analytiques (du dernier modèle) montrent une évolution similaire de la transmission en fonction des différents paramètres.
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