Optimisation du pilotage des REP au suivi de charge perturbé par l'intermittence des ENR

par Valentin Drouet

Projet de thèse en Énergie nucléaire

Sous la direction de Cheikh Diop et de Jean-Michel Do.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Particules, Hadrons, Énergie, Noyau, Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulation (Orsay, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec Direction de l'énergie nucléaire-DANS (DEN-DANS) (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 02-10-2017 .


  • Résumé

    Le sujet de thèse consiste en l'optimisation du pilotage d'un Réacteur à Eau Pressurisée (REP) soumis à un transitoire de puissance de type suivi de charge. Les transitoires de suivi de charge actuels, de type 6/18 (palier bas de 6h à 30% de puissance nominale suivi d'un palier haut de 18h à pleine puissance) sont amenés à évoluer avec l'introduction progressive d'Energie Nouvelles Renouvelables (ENR) dans le mix énergétique français, cette introduction étant porteuse d'une intermittence accrue pour le parc nucléaire. Un premier sujet de thèse a permis de définir et mettre au point une modélisation multiphysique du réacteur appliquée à une optimisation du diagramme de pilotage. Cette analyse a conclu en particulier en la nécessité d'intégrer dans l'optimisation la question de la stabilité du cœur en suivi de charge. En effet, le niveau de stabilité conditionne la capacité du réacteur à subir dans un temps plus ou moins bref une suite de transitoires en relation avec une future augmentation de l'intermittence. Le travail de thèse comportera trois thèmes de recherches articulés autour d'un volet modélisation et d'un volet optimisation. En premier lieu, il s'agira de définir un critère de stabilité du réacteur qui permettra de discriminer les modes de pilotage iso-performants au regard du diagramme de pilotage (résultats de la précédente thèse) et donc de permettre l'enchaînement de plusieurs transitoires de suivi de charge dans un délai rapproché (intermittence accrue). En second lieu, un travail sera mené sur la prise en compte direct de la problématique IPG (Interaction Pastille Gaine), qui joue un rôle de première importance sur la mesure de l'intégrité de la gaine du combustible en tant que première barrière de confinement du matériau nucléaire. Enfin de nouveaux algorithmes ou de nouvelles méthodologies d'optimisations seront étudiés afin d'améliorer l'efficacité d'exploration de l'espace de recherche et d'exploitation des solutions intéressantes. En parallèle, des solutions techniques de réduction du temps de calcul d'une simulation unitaire seront explorées en relation avec l'analyse de scenarii d'intermittence plus longs (enchaînement de transitoire au sein d'un suivi en base).

  • Titre traduit

    Optimization of the piloting of PWR to the load following up disrupted by the intermittence of the RNE


  • Résumé

    The work of thesis consists of the optimization of the control of a Pressurized Water Reactor (PWR) subjected to a transient of power, of the load follow type. The current transients of load follow up of the 6/18 type (bottom plateau of 6h at 30% of nominal power followed by a up plateau of 18h at full power) will evolve with the gradual introduction of Energie Nouvelles Rouvelables (ENR) into the french energy mix: this introduction being accompanied by increased intermittency for the nuclear fleet. A first subject of thesis has allowed to define and to develop a multiphysical modeling of the reactor applied then to an optimization of the reactor control diagram. This analysis concluded in particular the need to integrate in the optimization the question of the stability of the nuclear core in the load following up. Indeed, the level of stability conditions the capacity of the reactor to undergo, in a more or less brief period, a series of transients in relation to a future increase in intermittence. The thesis work will comprise three research themes articulated around a modeling part and an optimization part. Firstly, it will be necessary to define a criterion of stability of the reactor which will discriminate the iso-efficient modes of piloting with regard to the control diagram (results of the previous thesis) and thus to allow the chaining of several transients of load following up, within a short period of time (increased intermittency). Secondly, work will be carried out on the direct taking into account of the PCI (Pellet Clad Interaction) problem, which plays a key role in measuring the integrity of the fuel clad as the first containment barrier of the nuclear material. Finally, new algorithms or optimization methodologies will be studied in order to improve the exploration efficiency of the research and exploitation space of interesting solutions. At the same time, technical solutions to reduce the computation time of a unit-simulation will be explored in relation to the analysis of longer intermittent scenarios (transients sequence in a base load following up).