Mesures de bruit neutronique auprès des réacteurs Caliban, Godiva IV, Planet et Flattop, Détermination des paramètres cinétiques et des incertitudes associées

Neutron Noise Measurements on Caliban, Godiva IV, Planet and Flattop Reactors: Kinetic Parameters and Associated Uncertainties Evaluation

• Auteur / Autrice : Amaury Chapelle
• Direction : Gilles Ban
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Constituants élémentaires et physique théorique
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Caen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bruit

Génie nucléaire -- Mesures de sécurité

Fission nucléaire

Incertitude de mesure

Hélium

Réacteurs nucléaires -- Cinétique

Résumé

L'évolution de la puissance neutronique est caractérisée par plusieurs paramètres essentiels pour la sûreté : le facteur de multiplication effectif d'une génération de neutrons à l'autre, le temps de vie moyen des neutrons, la fraction de neutrons retardés, les multiplications totales et de fuite. Les mesures de bruit neutronique permettent la déduction de ces paramètres cinétiques. Elles se partagent en méthodes fréquentielles (non traitées dans le mémoire), évaluations de probabilités de comptages ou mesures d'excès de variance. Elles complètent les méthodes déterministes aux très bas niveaux de flux. Ce mémoire décrit l'application des méthodes de Rossi et de Feynman, ainsi que des formalismes de Hansen-Dowdy et de Hage-Cifarelli, à plusieurs réacteurs. Les expériences ont été réalisées de manière autonome au CEA (Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives) Valduc ou conjointement avec une équipe du LANL (Los Alamos National Laboratory), en France (Caliban) et aux Etats-Unis (Godiva IV, Planet et Flattop). Elles sont également simulées par un outil développé par le LANL. Une évaluation des incertitudes associées à la détermination des paramètres cinétiques peut ainsi être menée en trois étapes : - évaluation théorique et expérimentale des incertitudes intrinsèques à chaque expérience ; - comparaison entre la simulation et l'expérience ; - comparaison des résultats obtenus par différentes équipes avec des outils différents lors de manipulations conjointes. Ce travail permet de définir des critères de choix de méthode de mesures de bruit, en fonction du paramètre cinétique recherché et de l'état de l'installation étudiée.

The evolution of the neutron power is characterized by several key parameters for safety: the effective multiplication factor from a neutron generation to another, the mean lifetime of neutrons, the delayed neutrons fraction, and the total and leakage multiplications. Neutron noise measurements allow the deduction of the kinetic parameters. They are divided into frequency methods (not described in the PhD work), assessments of probability counts or variance-to-mean measurements. They complete the deterministic methods at very low flux levels. This paper describes the application of Rossi and Feynman methods and Hansen- Dowdy and Hage - Cifarelli formalisms, to several reactors. The experiments were performed independently at the CEA (CCommissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives) Valduc or jointly with a team from LANL (Los Alamos National Laboratory), in France (Caliban) and in the United States (Godiva IV, Planet and Flattop). They are also simulated by a tool developed by LANL. An assessment of uncertainties associated with the determination of kinetic parameters can thus be carried out in three steps: -Theoretical and experimental evaluation of the uncertainties inherent in each experiment; - Comparison between simulation and experiment; - Comparison of results obtained by different teams with different tools in joint experiment This work allows the definition selection criteria for a noise measurement method, according to the desired kinetic parameter and to the state of the studied installation.