Développement d'une méthodologie pour exploiter les données nucléaires dans le domaine des résonances non-résolues, et impact sur la criticité et la physique des réacteurs

par Clément Jeannesson

Projet de thèse en Structure et réactions nucléaires

Sous la direction de Luiz Leal et de Mireille Coste-delclaux.

Thèses en préparation à université Paris-Saclay , dans le cadre de École doctorale Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulat , en partenariat avec IRSN Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (laboratoire) , Faculté des sciences d'Orsay (référent) et de Université Paris-Saclay. Graduate School Physique (2020-....) (graduate school) depuis le 29-09-2017 .


  • Résumé

    Les calculs neutroniques réalisés notamment pour assurer l'exploitation et la sûreté des réacteurs nucléaires sont très dépendants des données nucléaires, qui permettent de caractériser au niveau microscopique les interactions neutron-matière. Parmi ces données, les sections efficaces (probabilité qu'une réaction particulière se produise) sont des fonctions de l'énergie du neutron incident, qui doivent être calculées depuis des paramètres déterminés expérimentalement. La plage énergétique sur laquelle sont définies les sections efficaces est généralement séparée en trois (ou quatre) domaines. L'un d'entre eux, le domaine des résonances non résolues, correspond au moment où la section efficace est structurée par des résonances, qui ne peuvent être différenciées de manière expérimentale. Dans ce domaine, seules les valeurs moyennes des paramètres de résonance sont accessibles. Les méthodes de calcul utilisent alors un échantillonnage Monte-Carlo pour reconstruire des jeux de résonances statistiquement acceptables, depuis lesquels des valeurs de sections efficaces peuvent être calculées grâce à la théorie de la matrice R. Cette méthode permet d'approcher la densité de probabilité de la section efficace, depuis laquelle des table de probabilité peuvent être calculées, et fournies aux codes de calculs neutroniques. L'objectif de ce doctorat est de s'affranchir des approximations existantes de la méthode, et de construire une méthodologie robuste pour l'estimation des tables de probabilité. Ces nouvelles méthodes seront implémentées dans l'outil GAIA-2 de l'IRSN. La pertinence des résultats sera évaluée en les confrontant à ceux obtenus par des logiciels de traitement des données nucléaires existants, comme NJOY (LANL) ou PREPRO (IAEA).

  • Titre traduit

    Development of a methodology to exploit nuclear data in the unresolved resonance range and the impact on criticality safety and reactor applications


  • Résumé

    Neutronics computations are widely used in reactor physics in which they ensure the quality and the safety of the electricity production. They rely on nuclear data that describe neutron-matter interactions. Among them, cross sections are functions of the incident neutron energy and express the probability that a particular reaction occur. For some values of the energy (depending on the target nuclide), resonances that cannot be experimentally distinguished structure the cross section : this is the unresolved resonance range. In this energy domain, only average resonance parameters are available. A reference method uses these values in a Monte-Carlo sampling to produce statistically acceptable resonances set, from which cross sections can be computed using the R-matrix theory. This method approaches the cross section value probability distribution, which is converted afterwards into probability tables, to be used in neutronics codes. This PhD aims at defining a robust methodology to perform these calculations, and investigating some of the current approximations commonly used. These new methods will be implemented in the IRSN data processing tool GAIA-2. Results will be used to cross-check the behaviours of existing processing codes such as NJOY (LANL) or PREPRO (IAEA).