Comprendre la physique des fuites massives de CO2 - Archive ouverte HAL Access content directly
Journal Articles Rapport Scientifique INERIS Year : 2014

Comprendre la physique des fuites massives de CO2

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Abstract

Carbon capture and storage (CCS) is seen a short term solution to limit global warming by capturing CO2 in the plant and injecting it into a geological reservoir. Pipelines are expected to be used to transfer CO2 under high pressure and in dense phase from the plant to the storage site. Hundreds of tons of CO2 might be contained in a pipeline. Since CO2 and the impurities contained in it are toxic, what would be the consequences of a catastrophic failure of such a pipe. The EU project CO2pipehaz [1], intended to answer this question by targeting particularly the key questions of the pipe blowdown giving the flowrate of the leakage [2] and of the early fate of the fluid immediately downstream from the leakage point since the momentum/density/ temperature of the flow dictates the subsequent dilution process in the atmosphere [3]. INERIS contributed in the experimental and theoretical work in support of the numerical simulations. It was found Figure 1 that Homogeneous Equilibrium Models describing the pipe blowdown may be used only in case of a complete failure of the pipe and may become quantitative when heat exchanges between the fluid and the surrounding are accounted for. The classical (even compressible) k-epsilon model and the thermodynamic equilibrium assumption, as traditionally used in Computational Fluid Dynamic codes are not sufficient Figure 2 to fully represent the formation of the jet. Progress is expected in the ongoing CO2QUEST project.
L’accumulation de CO2 dans l’atmosphère est notamment induite par les systèmes de production d’énergie à énergies fossiles. Une solution à moyen terme consiste à capter à la source le CO2 et à le transporter en phase dense jusqu’à des zones de stockage géologique. La mise en oeuvre soulève cependant des interrogations liées à la sécurité. Que se passerait-il dans l’hypothèse d’une fuite massive accidentelle ? Le dioxyde de carbone et les impuretés qui l’accompagnent sont en effet toxiques. Le risque de fuite massive est critique autour des canalisations de transport, élément vulnérable de la chaîne, qui traversent le domaine public. Le scénario majeur est celui de la rupture franche qui pourrait induire l’épandage de centaines de tonnes de CO2. Des caractéristiques de la fuite (débit, quantité de mouvements, densité…) dépendent totalement les dimensions et la « durée de vie » du nuage. Or la prédiction de ces aspects reste très difficile tant au plan de l’évolution du champ de pression à l’intérieur de la canalisation, ce qui régit le débit de fuite, que de l’expansion du jet au voisinage du point de fuite, qui définit le régime de dilution ultérieur par l’atmosphère. L’objectif du projet européen CO2PIPEHAZ est d’apporter des réponses à ces questions. L’INERIS a contribué expérimentalement et théoriquement à l’éclaircissement de ces deux questions ce qui a facilité le développement de solutions numériques.
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Origin : Publication funded by an institution

Dates and versions

ineris-01869491 , version 1 (06-09-2018)

Identifiers

  • HAL Id : ineris-01869491 , version 1

Cite

Christophe Proust. Comprendre la physique des fuites massives de CO2. Rapport Scientifique INERIS, 2014, 2013-2014, pp.14-15. ⟨ineris-01869491⟩

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