civil thesis and presentation

1. Présenté par:
Houssem Fatmi
Honors Thesis Proposal
pour
Particularités concernant le comportement dans le temps des
structures en béton des centrales nucléaires
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2. Sommaire de la présentation
La présentation s'articule autour des axes suivants :
• L'expérience et les qualifications du candidat
• Contexte général de la recherche
• Le but général de la recherche
• Conséquences de la dégradation du béton des centrales
• Particularité des structures en béton des centrales
nucléaires
• Etats des connaissances actuelles : recherches
expérimentales et numériques
• Méthodologie générale de la recherche
• Résultats attendus
• Conclusion
• Bibliographie
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3. L'expérience et les qualifications du candidat
• Lauréat du master en génie civil de l'UTCB,
• + 6 ans d'expérience en tant qu'ingénieur civil,
• Chef de projet immobiliers (différents projets immobiliers à
Bucarest).
• A agi en tant qu'ingénieur calcul de structure, sur plusieurs
projets d’hangars métalliques et façades en aluminium en
Roumanie et en France.
• Contribution to the assessment and design of the base
isolation of the Victor Babes hospital building of Bucharest.
• Utilisateur expérimenté d‘Ansys (Simulation du
comportement des poutres en béton précontraint,
Simulation du comportement des fondations), Etabs,
Sap2000.
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4. Contexte général de la recherche
• Alors que les centrales nucléaires ont vieilli, les régulateurs
nationaux et internationaux, les propriétaires de centrales
nucléaires et les chercheurs se sont concentrés sur
l'amélioration de la gestion du vieillissement (examen,
inspection, maintenance) et, pour certains pays, l'extension
de la durée de vie pour répondre aux futurs besoins
énergétiques tout en réduisant les émissions de gaz à effet
de serre.
• Au niveau national, le gouvernement roumain a confirmé la
construction de deux nouvelles unités à Cernavoda d'ici
2031 (unités 3 et 4). Le plan prévoie également la
rénovation des deux unités existantes sur le site,
permettant à chacune de fonctionner pendant 30 ans
supplémentaires.
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5. Le but général de la recherche
• Les régulateurs nationaux et internationaux, les
propriétaires de centrales nucléaires et les chercheurs
se sont concentrés sur l'amélioration de la gestion du
vieillissement (examen, inspection, maintenance) et,
pour certains pays, l'extension de la durée de vie pour
répondre aux futurs besoins énergétiques tout en
réduisant les émissions de gaz à effet de serre.
• Pour contribuer à l’extension de la durée de vie de
centrales futurs et actuelles, une évaluation critique du
gap dans les connaissances et le développement de
procédures spécifiques pour le suivi du béton aura une
valeur certaine. 5

6. Conséquences de la dégradation du béton des centrales
• Le béton est le composant principal des structures critiques
telles que le bâtiment de confinement, le bâtiment de
manutention du combustible usé.
• Par conséquent, tout changement dans les propriétés du
béton est d'une grande importance pour comprendre et
prévoir le vieillissement.
• Les dommages aux structures en béton liées à la sécurité
peuvent entraîner un arrêt de la centrale, comme cela s'est
produit à la centrale électrique de Crystal River en Floride.
Des fissures se sont formées à travers le bâtiment de
confinement, avec des estimations de réparation dépassant
3 milliards de dollars américains, ce qui a conduit à une
fermeture définitive de l'usine (Duke Energy 2013).
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7. Particularité des structures en béton des centrales
nucléaires
• De multiples mécanismes dépendant du temps et de
dégradation sont en jeu à mesure que le béton vieilli : le
fluage, les dommages, l'expansion induite par les radiations,
les attaques chimiques internes et externes telles que le gel-
dégel, la réaction alcali-silice (Graves et al. 2014).
• Le béton durci est un composite hétérogène composé de
granulats grossiers, de sable et de matériaux cimentaires
hydratés formant un réseau poreux complexe.
• La composition des agrégats joue un rôle important dans
les dommages au béton lorsqu'ils sont soumis à
l'irradiation en raison de décalages dans les taux
d'expansion volumétrique de leurs composants minéraux.
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8. Etats des connaissances actuelles : recherches expérimentales
• Gray (1971) a mesuré une augmentation du fluage et du retrait
d'une éprouvette de coulis de ciment sous irradiation
neutronique même si les différents changements de conditions
hygro-thermiques au cours des expériences, et l'absence
d'éprouvette témoin, rendent cette expérience spécifique difficile
à interpréter.
• McDowall (1971) a découvert que sous irradiation gamma, le
fluage du béton était réduit, tandis que le retrait était augmenté.
Ceci est cohérent avec les expériences de fluage à faible humidité
relative (Whittmann 1970) et pourrait donc être une
manifestation de la radiolyse dans la pâte de ciment.
• Comprendre comment le fluage est affecté par le rayonnement
est essentiel car le fluage contrôle la propagation à long terme
des fissures par relaxation des contraintes dans la pâte de
ciment
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9. Etats des connaissances actuelles : recherches expérimentales
• La dilatation volumétrique induite par le rayonnement est
actuellement considérée comme la principale cause de
dégradation du béton irradié (Field et al. 2015).
• Avec environ 70 % de la fraction volumique du béton constituée
de granulats, comprendre la sensibilité des minéraux formant
des granulats aux radiations est de la plus haute importance
(Ewing et al. 1988) et (Templier et al. 1997).
• Remec et al. (2016b) ont montré que les neutrons d'énergie
supérieure à 0,1 MeV contribuent à plus de 95 % de tous les
déplacements d'atomes dans plusieurs agrégats de minéraux,
tandis que les neutrons avec des énergies supérieures à 1 MeV
ne provoquent qu'environ 20 à 25 % des déplacements totaux
des atomes, (Remec et al. 2016a).
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10. Etats des connaissances actuelles : recherches analytiques et
numériques
• Des tentatives d'évaluation de l'impact de la dégradation radio-
induite par simulation numérique sont en cours au Japon et états
unis.
• il existe une distribution de fluence dans un élément à échelle
réelle dans des conditions d'irradiation car les neutrons sont
toujours atténués par l'interaction avec le béton.
• DEVICE (Damage Evaluation for Irradiated Concrete), un code
numérique qui prend en compte le transport de chaleur,
d'humidité et de rayonnement couplé à l'hydratation du ciment,
a été proposé par Maruyama et al. (2016).
• Ce code est composé du modèle de matériau informatique à base
de ciment établi (Maruyama et al. 2015) et du code de transport
déterministe unidimensionnel (Engle 1967).
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11. Méthodologie générale de la recherche
• D’abord, examen de l'état actuel des connaissances sur les effets des
rayonnements sur le béton dans : L'accent est mis sur les effets des
dommages causés par les rayonnements, tels qu'ils se reflètent dans les
modifications des propriétés techniques du béton, dans l'évaluation de
l'exploitation à long terme et pour la gestion de la durée de vie ou du
vieillissement des centrales nucléaires.
• À partir de ces connaissances sur les dommages causés par les
rayonnements, des expériences seront conçus et menées en
laboratoire puis comparés aux résultats d’autres expériences à l’échelle
internationales et national afin de développer des formulation de béton
plus durable.
• A un stade plus avancé, il s’agira de contribuer aux modèles de
simulation existants du comportement du béton dans les centrales
nucléaires en se basant sur la littérature et les résultats expériences
menés. L’objectif est de contribuer au développement de code
informatique permettant de mieux modéliser le comportement du
béton dans ces conditions.
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12. Résultats attendus
Les recherches expérimentales mettront en évidence les spécificités du
comportement des structures de centrales nucléaires dans le temps en
termes de :
• systèmes spécifiques pour leur exécution,
• le vieillissement et la durabilité du béton sous des actions
spécifiques aux centrales nucléaires (dilatation volumétrique ,
irradiation, température, retrait)
• le développement et l'adaptation de méthodes d'investigation
spécifiques et informatique, essais spécifiques en laboratoire
nécessaires pour étudier le comportement du béton dans de tels
environnements.
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13. Conclusions
Les travaux constitueront une avancée quant à l'étude du béton et du béton armé
et précontraint à partir des spécificités des actions dans le domaine des structures
des centrales nucléaires, des spécificités des matériaux utilisés à la centrale de la
Roumanie, ayant un intérêt particulier importance en termes de suivi de tels
bâtiments existants et la réalisation des futurs centrales en Roumanie.
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14. 14
Merci de votre attention

15. Présenté par:
Houssem Fatmi
Honors Thesis Proposal
pour
Particularités concernant le comportement dans le temps des
structures en béton des centrales nucléaires
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