Développement d'une approche de simulation hybride pour les calculs de dose dans les activités de démantèlement

par Ettore Guadagni

Projet de thèse en Aval du cycle nucléaire, radioprotection et radiochimie

Sous la direction de Cheikh Diop.

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 CEA Cadarache/IRESNE/DES/DER/SPRC/LPN (laboratoire) et de Faculté des sciences d'Orsay (référent) depuis le 03-12-2018 .


  • Résumé

    Lors du démantèlement d'installations nucléaires, le niveau du débit de dose doit être estimé à l'aide d'outils de calcul vérifiés, validés et qualifiés afin d'être en mesure de planifier le scénario de démantèlement le plus optimisé en terme de radioprotection. Il existe aujourd'hui deux méthodes classiques pour estimer le débit de dose : les méthodes Monte Carlo (MC), précises mais nécessitant de longues heures de calcul, et la technique du noyau ponctuel (ou PKI pour Point Kernel Integration), moins précise mais beaucoup plus rapide. Une approche intermédiaire est de développer une méthode dite hybride combinant la précision de la simulation MC à la rapidité d'un algorithme déterministe de dépôt de dose. Une telle hybridation du parcours des particules peut fournir une alternative efficace à une simulation MC classique. D'un point de vue algorithmique, cette approche est basée sur la même physique que celle implémentée dans les simulations MC et prend donc en compte les différentes hétérogénéités rencontrées lors du transport des particules. En termes de performance, le gain en temps de calcul attendu est de 1 à 2 ordres de grandeur. Dans le cadre de cette thèse, on se propose de développer une approche hybride similaire pour le transport des rayonnements gamma dans des configurations typiques d'installations nucléaires en phase de démantèlement, ces rayonnements contribuant majoritairement au débit de dose à l'arrêt de l'installation. L'implémentation dans le code Monte Carlo TRIPOLI-4® ou dans le code déterministe NARMER sera vérifiée à l'aide d'une simulation MC classique puis validée et qualifiée à l'aide de benchmarks.

  • Titre traduit

    Development of a hybrid simulation method for the calculation of dose deposition in reactor dismantling applications


  • Résumé

    When decommissioning nuclear facilities, the dose rate level should be estimated using calculation tools which are verified, validated and qualified to be able to plan the optimal decommissioning scenario in terms of radioprotection. At the present time, there are two classic methods for estimating dose rate: Monte Carlo methods (MC), accurate but requiring long computation times, and the point-kernel integration (PKI), less accurate but much faster. An intermediate approach is to develop a so-called hybrid method combining the precision of the MC simulation with the speed of a deterministic algorithm for dose deposition. Such hybridization of the particle path may provide an efficient alternative to the classic MC simulation. From an algorithmic point of view, this approach is based on the same physics implemented in the MC simulations and therefore takes into account the different heterogeneities encountered during particle transport. In terms of performance, the expected gain in calculation time is 1 to 2 orders of magnitude. As part of this thesis, it is proposed to develop a similar hybrid approach for gamma radiation transport in typical configurations of nuclear facilities during decommissioning, these radiations contributing for the larger part to dose rate at the shutdown of the facility. The implementation in the TRIPOLI-4® Monte Carlo code or in the deterministic NARMER code will be verified using a classic MC simulation, then validated and qualified using benchmarks.