Analyse dynamique du dépôt d'énergie lors d'un transitoire d'injection de réactivité dans le réacteur de recherche CABRI

Dynamic analysis of the energy deposition during a reactivity insertion accident in the CABRI research reactor

• Auteur / Autrice : Julia Dorottya Bartos
• Direction : Claire Vaglio-Gaudard, Adrien Gruel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energie, Rayonnement, Plasma
• Date : Soutenance le 21/02/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEA Cadarache (Bouches-du-Rhône)
• Jury : Président / Présidente : Andreas Pautz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christelle Reynard-Carette, Jacques Di Salvo
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Adrien Bidaud, Andrei Rineiski

Mots clés

Mots clés contrôlés

Monte-Carlo, Méthode de

Dépôt d'énergie

Réacteurs nucléaires

Mots clés libres

Dépôt d’énergie

Ria

Cabri

Monte Carlo cinétique

Tripoli-4®

Energy deposition

Ria

Cabri

Kinetic Monte Carlo

Tripoli-4®

Résumé

Dans le réacteur de recherche CABRI, le crayon d'essai à examiner est placée dans une boucle de test dédiée et est ensuite soumis à un transitoire de puissance. L’un des paramètres centraux de l’expérience est le dépôt d’énergie dans cette crayon d'essai, qui n’est actuellement pas mesuré pendant un transitoire. Il est calculé à l'aide d'un facteur de couplage, défini comme le rapport entre le puissance du cœur et la puissance de la crayon en régime permanent, et est supposé constant pendant le transitoire. L’objectif de ce travail est de calculer le dépôt d’énergie dynamique dans la crayon d’essai et d’étudier comment le facteur de couplage change pendant le transitoire à l’aide du code stochastique. La transition entre le calcul statique actuel et un calcul dynamique est réalisée progressivement, en développant deux méthodologies. La première méthode est basée sur des calculs stochastiques à l’état stationnaire, où un calcul de criticité est effectué pour des configurations de cœur consécutives, représentatives des différentes étapes du transitoire. Cela permet d’observer les variations dans les paramètres d’intérêt pendant le transitoire avec les codes déjà à disposition, et jette une lumière sur les paramètres les plus impactant sur le facteur de couplage. La deuxième méthodologie est basée sur une simulation dynamique du transitoire est obtenue en utilisant le nouveau module du code TRIPOLI-4®, qui permet la simulation de conditions non stationnaires. L’objectif de cette simulation est double : valider le schéma de calcul des dépôts d’énergie et évaluer les capacités du module cinétique sur la modélisation des transitoires de puissance réalisés dans CABRI.

In the CABRI research reactor, the fuel pin to be examined (test pin) is placed at the center of the core in a dedicated test loop and it is subjected to a power transient, obtained by the rapid depressurization of the helium-3 neutron absorber gas from transient rods located in the core. One of the central parameters of the experiment is the energy deposition into the test pin, which is currently not measured during a transient. Instead, it is calculated with the help of a coupling factor, defined as the ratio of the steady-state core and test pin power and is assumed constant during the transient.The goal of this work is to compute the dynamic energy deposition into the test pin and to study how the coupling factor changes during the power transient by Monte Carlo modelling and simulation. The transition between the current static calculation to a dynamic TRIPOLI-4® stochastic calculation is achieved in two steps. In the first methodology a criticality calculation is run for consecutive core configurations, representative of different stages of the transient. This allows for observation of the variations in the parameters of interest with the codes already being utilized, and sheds a light on the most impactful parameters on the coupling factor variation. The second methodology is based on a fully dynamic simulation of the transient with the newly developed dynamic module of the TRIPOLI-4® code, which allows the simulation of non-stationary conditions. The aim of this simulation is twofold: to validate the energy deposition calculation scheme and to assess the kinetic module’s capabilities.