Prédiction et contrôle de phénomènes et de procédés de fusion/solidification industriels

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Prédiction et contrôle de phénomènes et de procédés de fusion/solidification industriels******Ce programme de recherche est né de trois problèmes pratiques auxquels le candidat est confronté dans l'industrie. Ces problèmes soulèvent des questions techniques fondamentales et font tous intervenir des phénomènes communs de transfert de chaleur et de changements de phase solide/liquide. ***1. Les procédés industriels : Prédiction de l'épaisseur du revêtement sur les parois internes de fours pyrométallurgiques***Afin de réduire l'agression et l'érosion des parois de briques réfractaires par les matières en fusion au sein de fours pyrométallurgiques (fours à arcs électriques, cellules d'électrolyse, etc.), on laisse croître, par changement de phase solide/liquide, un revêtement sur leur surface interne. Prédire et contrôler l'épaisseur de ce revêtement est essentiel en vue d'exploiter efficacement et de façon sécuritaire les installations industrielles. Mesurer l'épaisseur de ce revêtement à l'aide de sondes plongées dans le bain en fusion est toutefois interdit. Les sondes ne survivent pas dans un environnement aussi hostile. L'objectif est de développer une sonde intelligente qui relève des températures et/ou des flux de chaleur dans les parois extérieures des fours pyrométallurgiques et qui en déduit, par calcul de transfert inverse, l'état et la progression du revêtement des parois internes. ******2. L'énergie nucléaire : Fusion et ablation de capsules avec génération de chaleur interne***La chaleur dégagée par la radioactivité dans le combustible nucléaire peut, si elle est mal évacuée, engendrer la fusion des crayons gainés d'oxyde d'uranium. Or, le phénomène de fusion d'une substance encapsulée avec génération de chaleur interne est mal compris. Plusieurs questions demeurent sans réponse notamment à propos (1) des phénomènes de transfert au sein de la capsule (conduction, convection, fusion par contact direct), (2) de l'ablation de la capsule et (3) de l'effet des conditions de refroidissement (convection,*ébullition, dénoyage et rayonnement). L'objectif est d'élucider ces questions en modélisant et en simulant les divers phénomènes physiques et contribuer ainsi à l'enrichissement des banques de données sur la sûreté nucléaire.   ******3. L'exploitation de la voie maritime du Saint-Laurent: Délogement des manchons de glace***Les portes des écluses de la voie maritime sont déglacées soit à l'aide de serpentins dans lesquels circule un caloporteur, soit avec des résistances électriques chauffantes. Ces moyens sont insatisfaisants car ils ne permettent pas de déglacer complètement les structures alambiquées des portes et leurs mécanismes. Par conséquent, chaque hiver, cette voie est paralysée pendant quelques semaines. L'objectif est de développer de nouveaux moyens de déloger astucieusement les manchons de glace qui obstruent ces installations et qui empêchent leur fonctionnement.**