Conception et développement d'un mailleur énergétique adaptatif pour la génération des bibliothèques multigroupes des codes de transport

Conception and development of an adaptive energy mesher for multigroup library generation of the transport codes

• Auteur / Autrice : Pietro Mosca
• Direction : Richard Sanchez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Physique des réacteurs et calcul numérique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Autoprotection (physique nucléaire)

Théorie du transport

Transport des neutrons, Théorie du

Mots clés libres

Transport multigroupe

Résumé

Les codes déterministes de transport résolvent l'équation stationnaire de Boltzmann dans un formalisme discrétisé en énergie appelé multigroupe. La transformation des données continues en multigroupes est obtenue en moyennant les sections fortement variables des noyaux résonnants avec le flux solution des modèles physiques d'autoprotection et celles des noyaux non résonnants avec le spectre énergétique représentatif d'un type de réacteur. Jusqu’ici l'erreur induite par ce type de traitement ne pouvait qu’être évaluée a posteriori. Pour y remédier, nous avons étudié dans cette thèse un ensemble de méthodes, permettant de contrôler a priori la précision et le coût du calcul de transport multigroupe. L'optimisation du maillage énergétique est réalisée selon un processus en deux étapes : la création d'un maillage de référence et sa condensation optimisée. Dans la première étape, en raffinant localement et globalement le maillage énergétique, on cherche une solution multigroupe sur un maillage énergétique fin avec une autoprotection en sous-groupes de précision équivalente au solveur de référence (Monte Carlo ou déterministe ponctuel). Dans la deuxième étape, une fois fixé le nombre de groupes en fonction du coût admissible du calcul et choisis les modèles d’autoprotection les plus adéquats pour la filière à traiter, on cherche les meilleures bornes du maillage de référence minimisant les erreurs des taux de réaction grâce à l’algorithme stochastique d’optimisation des essaims particulaires. Cette nouvelle approche a permis de définir des nouveaux maillages pour la filière rapide aussi précis que les maillages actuels mais présentant un nombre inférieur de groupes.

The deterministic transport codes solve the stationary Boltzmann equation in a discretized energy formalism called multigroup. The transformation of continuous data in a multigroup form is obtained by averaging the highly variable cross sections of the resonant isotopes with the solution of the self-shielding models and the remaining ones with the coarse energy spectrum of the reactor type. So far the error of such an approach could only be evaluated retrospectively. To remedy this, we studied in this thesis a set of methods to control a priori the accuracy and the cost of the multigroup transport computation. The energy mesh optimisation is achieved using a two step process: the creation of a reference mesh and its optimized condensation. In the first stage, by refining locally and globally the energy mesh, we seek, on a fine energy mesh with subgroup self-shielding, a solution equivalent to a reference solver (Monte Carlo or pointwise deterministic solver). In the second step, once fixed the number of groups, depending on the acceptable computational cost, and chosen the most appropriate self-shielding models to the reactor type, we look for the best bounds of the reference mesh minimizing reaction rate errors by the particle swarm optimization algorithm. This new approach allowed to define new meshes for fast reactors as accurate as the currently used ones, but with fewer groups.