Modélisation neutronique avancée des interfaces avec la chaîne SCIENCE V2 pour la remontée axiale du flux dans les réacteurs REP

Advanced modeling of interfaces with SCIENCE V2 for axial neutron flux increase in PWR reactors

• Auteur / Autrice : Adrien Rispo
• Direction : Xavier Doligez, Simon Ravaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'énergie nucléaire
• Date : Soutenance le 04/07/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Particules, hadrons, énergie et noyau : instrumentation, imagerie, cosmos et simulation (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique des deux infinis Irène Joliot-Curie (2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté des sciences d’Orsay (Essonne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Physique (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Sylvain David
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Adrien Bidaud, Jean-François Vidal, Patrick Blaise, Amélie Rouchon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Adrien Bidaud, Jean-François Vidal

Mots clés

Mots clés contrôlés

Monte-Carlo, Méthode de

Interfaces (sciences physiques)

Neutrons -- Diffusion

Réacteurs à eau sous pression

Neutrons

Mots clés libres

Neutronique

REP

Equivalence Transport/Diffusion

Interfaces

Neutronic

PWR

Transport/Diffusion Equivalence

Interfaces

Résumé

L'objectif de la thèse est de comprendre puis réduire les biais sur la distribution axiale de puissance de la chaîne de calcul SCIENCE de FRAMATOME en comparaison aux simulations Monte-Carlo. L'enjeu industriel est d'estimer précisément la remontée de puissance en extrémité de colonne fissile, à l'interface avec le réflecteur. Cette surpuissance locale est nommée PIC1, pour pic de puissance dans le premier centimètre de combustible. Ce phénomène local étant très dépendant du type d'assemblage, les comparaisons sont réalisées pour six types d'assemblages différents représentatifs du parc français, afin de quantifier les écarts sur le PIC1. Une analyse des différentes sources de biais permet de déterminer une nouvelle structure du schéma actuel de SCIENCE, notamment sur l'équivalence réalisée dans le calcul des données du réflecteur axial, afin de réduire ces biais.Un nouveau schéma d'équivalence réflecteur est développé durant la thèse, permettant un gain en précision sur le PIC1 sur les configurations utilisées précédemment, ainsi que sur des configurations perturbées et avec un environnement. Il permet également un couplage avec le Monte-Carlo, en utilisant les sections efficaces homogénéisées comme données d'entrée pour l'échelle cœur. L'utilisation de plusieurs codes de transport déterministes montre l'importance du traitement 3D dans la résolution de l'équation de Boltzmann.Le nouveau schéma apporte également un gain de précision en évolution en comparant l'apport du nouveau schéma par rapport aux calculs équivalents avec SCIENCE de production et le Monte-Carlo. Une discussion sur la méthode d'implémentation de ce nouveau schéma dans SCIENCE de production est discutée, notamment sur la méthode de génération des sections efficaces à l'échelle réseau.

The aim of this thesis is to understand and then reduce the biases in the axial power distribution between FRAMATOME's SCIENCE calculation chain and Monte-Carlo simulations. The industrial challenge is to accurately estimate the power increase at the bottom of the fissile column, at the interface with the reflector. This local overpower is called PIC1, for peak power in the first centimeter of fuel. As this local phenomenon highly depends on the assembly type, PIC1 comparisons are made for six different assembly types, all representative of the French fleet. An analysis of the various sources of bias is performed to determine a new calculation scheme for SCIENCE.A new reflector scheme based on an improved equivalence was developed during the thesis, enabling a gain in PIC1 accuracy for all configurations, but also on perturbed and with an environment configurations. It also enables a coupling with Monte Carlo, using homogenized cross sections as input data for the core level. The use of several deterministic transport codes demonstrates the importance of the 3D contribution to solve the Boltzmann equation.The new scheme also increases accuracy for depletion calculation. The way to implement the new scheme in SCIENCE for industrial studies is discussed, with an emphasis on the method to generate macroscopic cross-sections at the lattice level.