Thèse soutenue

Etude, développement et évaluation des méthodes des sous-groupes basées sur les tables de probabilités physiques dans APOLLO3® pour le calcul des réacteurs thermiques
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Auteur / Autrice : Emeline Rosier
Direction : Luiz LealLi Lei-MaoRichard Sanchez
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de l'énergie nucléaire
Date : Soutenance le 12/12/2022
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulat
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département des matériaux pour le nucléaire (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2001-....)
référent : Faculté des sciences d'Orsay
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Physique (2020-....)
Jury : Président / Présidente : Frank Gunsing
Examinateurs / Examinatrices : Alain Hébert, Han Gyu Joo, Xu Yunlin, Danny Lathouwers
Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Hébert, Han Gyu Joo

Résumé

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Les méthodes des sous-groupes sont une catégorie de méthodes d'autoprotection reposant sur l'utilisation de tables de probabilités pour calculer les grandeurs intégrées en énergie sur un maillage multigroupe. Dans le code réseau APOLLO3®, les tables de probabilités employées sont dites « mathématiques » car elles reposent sur la méthode de quadrature de Gauss, où les premiers moments des sections efficaces continues sont préservés. Elles sont calculées à la volée pour les mélanges résonants par le code de traitement de données nucléaires GALILEE. La méthode des sous-groupes d'APOLLO3® fournit d'excellents niveaux de précisions sur des calculs typiques de réacteurs thermiques, au prix d'un temps de calcul élevé. Ce coût temporel est notamment dû au calcul à la volée des tables de probabilités mathématiques de mélange, qui limite en pratique le traitement à moins d'une dizaine d'isotopes résonants, et à l'utilisation d'une discrétisation énergétique fine de plusieurs centaines de groupes.Un autre type de tables de probabilités, qualifiées de « physiques », consiste à conserver des grandeurs caractéristiques du réacteur, telles que des taux de réactions ou des sections de référence. La littérature existante montre qu'elles sont utilisées dans des méthodes d'autoprotection sur des maillages énergétiques de quelques dizaines de groupes. Le travail de cette thèse consiste à évaluer les performances de la méthode des sous-groupes basée sur les tables de probabilités physiques dans le code APOLLO3® pour le calcul des réacteurs thermiques.Il a été choisi de calculer des sections efficaces de référence en milieu homogène infini en traitant le mélange d'isotopes résonants comme isotope unique, menant ainsi à la génération de tables de probabilités physiques de mélange homogènes. Ces tables de probabilités ont été couplées à la méthode des sous-groupes d'APOLLO3®, basée sur la résolution de l'équation de structure fine grâce au modèle « Toute Résonances », et testées sur un maillage énergétique large à 69 groupes, mettant ainsi en évidence l'incompatibilité de cette méthode des sous-groupes avec une discrétisation grossière en énergie.Une méthode des sous-groupes résolvant l'équation de ralentissement élastique avec le modèle « Résonance Intermédiaire » a été implémentée dans APOLLO3®. Les tests numériques sur des géométries allant du milieu homogène infini à l'assemblage combustible montrent des résultats encourageants, avec des erreurs maximales de l'ordre de la centaine de pcm (10-5) sur le coefficient de multiplication et sur les taux de réactions multigroupes.