Abstract FR:

L'objectif de ce travail etait de developper des modeles pour la simulation et la conception d'unites de separation des isotopes de l'hydrogene par distillation cryogenique. Dans une premiere phase, un modele de distillation reactive, base sur le concept d'etage theorique, a ete developpe. Il est capable de prendre en compte la reaction de decroissance radioactive du tritium. Ce modele s'est montre satisfaisant pour la representation du fonctionnement de l'unite industrielle de recuperation de tritium de l'institut laue-langevin. L'ensemble des resultats de simulation a cependant mis en evidence les limites de l'approche etage theorique pour la conception des colonnes a garnissage des projets net (next european torus) ou iter (international torus experimental reactor), du fait de la necessite d'utiliser un facteur empirique, la hauteur equivalente a un plateau theorique (hept). De maniere a s'affranchir des defauts inherents au modele a etages theoriques, un nouveau modele base sur la theorie du transfert multiconstituant est propose. Les bilans matiere et thermique sont ecrits separement sur chacune des phases liquide et vapeur sur la base d'un modele piston dispersion, representatif de l'hydrodynamique dans les colonnes a garnissage. Les relations d'equilibre thermodynamique sont ecrites a l'interface gaz-liquide. Quant aux expressions des flux de transfert, elles sont deduites des equations de diffusion multiconstituant de maxwell-stefan. Ce modele est totalement predictif, dans la mesure ou l'on dispose des caracteristiques du garnissage et de correlations pour le calcul des coefficients binaires de transfert. Il fournit une meilleure representation des phenomenes physico-chimiques mis en jeu et donc de l'activite residuelle du tritium dans les produits et de l'inventaire tritium, grandeurs d'une importance majeure pour la conception des unites de separation des isotopes pour des raisons evidentes d'environnement et de securite.