ESKHYMO
Aperçu
ESKHYMO (Enhance Safety Knowledge for Hydrogen Measurements/Modelling in cryOgenic phase)
Etienne HAVRET
CEA-LITEN
L’hydrogène liquide étant plus dense que l’hydrogène gazeux sous pression, il va être amené à remplacer ce dernier dans les stockages de certaines futures applications. Ces nouvelles utilisations entraînent nécessairement une réévaluation des risques liés à ce changement d’environnement. Des projets collaboratifs ont déjà partiellement étudié expérimentalement et numériquement l’impact de ces nouveaux risques sur les conséquences et les distances de sécurité. Cependant, des travaux complémentaires sont indispensables sur des scénarios dimensionnant tels que l’entrée d’air suite à la rupture de l’enveloppe isolante d’un stockage de LH2 (Scénario 1) ainsi que la dispersion et l’inflammation des fuites liquides (Scénario 2). Le projet s’appuiera sur des essais instrumentés à petite échelle pour développer et valider des modèles, qui serviront à définir les essais à grande échelle indispensable avant un déploiement massif de ce type de stockage.
Le projet ESKHYMO se propose d’apporter de la connaissance sur ces deux situations d’intérêt.
Le projet ESKHYMO se propose d’apporter de la connaissance sur ces deux situations d’intérêt.
Mots clés:
Hydrogène liquide, Cryogénie, Sécurité, Diphasique, Flux de chaleur, Cinétique d’évaporation, Combustion, Raman, Etude de risque, Scénario accidentel, Fuite, Inflammation
Tâches
Nos recherches
Compréhension des phénomènes
Le projet s’efforcera d’acquérir une meilleure compréhension des phénomènes d’évaporation, de dispersion et d’inflammation de l’hydrogène liquide. Il s’intéressera en particulier à la quantification des phénomènes physiques mis en jeu dans un cryostat suite à une entrée d'air, et à la compréhension de la cinétique d’évaporation à la brèche. Il s’appuiera notamment sur une instrumentation détaillée et innovante (visualisations rapides, sondes à effet Raman et mesures de flux radiatif total) pour capter la dynamique de ces phénomènes.
Expériences à l’échelle pilote
Des expériences à petite échelle permettront une validation des outils numériques simplifiés et détaillés. Dans le scénario de référence 2, les simulations permettront de prédire la taille des nuages inflammables et la sévérité de l’inflammation du nuage en cas de déversement d’hydrogène liquide.
Passage à l’échelle industrielle
Le contexte industriel sera mis en perspective, en prenant en compte des scénarios de références et des situations accidentelles. Une extrapolation numérique vers les situations industrielles permettra de définir les futurs essais pertinents à mener à grande échelle. Outre l’aspect scientifique, le projet ESKHYMO va contribuer à la définition de recommandations, normes et standards pour ces nouvelles utilisations de l’hydrogène liquide.
Le consortium :
2 laboratoires académiques, 4 instituts du CEA, INERIS, un industriel
Des attendus scientifiques
Le projet EKHYMO permettra de fournir de meilleurs modèles et outils d'ingénierie pour la conception des dispositifs de sécurité des réservoirs d'hydrogène cryogéniques. De nouvelles connaissances seront développées pour la qualification et quantification des fuites d'hydrogène liquide et de leur interaction avec le milieu environnant. Une série d’expérimentations sera réalisée grâce à de nouveaux dispositifs instrumentaux (imagerie rapide, sonde Raman, capteurs FAIRS). Une corrélation de ces résultats avec les données issues de simulations sera établie.
Par ailleurs, il permettra une forte dissémination scientifique avec un travail collaboratif renforcé entre les partenaires du consortium, ou encore la formation de jeunes ingénieurs et scientifiques.
Impacts environnementaux
Les résultats obtenus dans le cadre du projet ESKHYMO participeront à la stratégie nationale de décarbonation en favorisant le déploiement massif et sécuritaire de l’hydrogène dans les applications de mobilité lourde tout en répondant aux problématiques de sécurité du stockage et de la distribution.
Développement de compétences
Formation de 1 doctorant et 2 post-doctorants
