Modélisation avancée des dispositifs expérimentaux à déplacement du réacteur Jules Horowitz
Auteur / Autrice : | Yifan Peng |
Direction : | Joël Rosato, Robert Jacqmin |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique et sciences de la matière. Energie, rayonnement et plasma |
Date : | Soutenance le 25/10/2023 |
Etablissement(s) : | Aix-Marseille |
Ecole(s) doctorale(s) : | École Doctorale Physique et sciences de la matière (Marseille) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Physique des Interactions Ioniques et Moléculaires (Marseille ; 2012-....) - Laboratoire Fonctionnement Sûreté et Calculs LFSC (CEA Cadarache) |
Jury : | Président / Présidente : Benoît Gall |
Examinateurs / Examinatrices : Joël Rosato, Andreas Pautz, Gert Van den Eynde, Laetitia Perez | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Benoît Gall, Jean-Claude Angélique |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
Dans un réacteur nucléaire, le tube de gainage qui entoure les pastilles de combustible constitue la première barrière de confinement des produits radioactifs. Sous irradiation, les pastilles se déforment, ce qui peut causer une sollicitation mécanique de la gaine et engendrer sa rupture. Afin de garantir l’intégrité de cette barrière et la sûreté du réacteur, il faut connaître les conditions de fonctionnement à ne pas dépasser. Pour bien cerner ces conditions, des rampes de puissance sont conduites au moyen de dispositifs d’irradiation de combustible dans des Material Testing Reactors (MTR) afin d’acquérir des données expérimentales et d’améliorer nos connaissances de l’interaction pastille-gaine. Le Réacteur Jules Horowitz (RJH) est un MTR en construction sur le site du CEA Cadarache. La conception du RJH a pris en compte le retour d’expérience d’OSIRIS, ancien MTR aujourd’hui à l’arrêt. Pour les dispositifs d’irradiation des combustibles, le CEA s’efforce de transférer le savoir-faire développé pour le dispositif mobile ISABELLE1 d’OSIRIS vers le dispositif mobile ADELINE du RJH, tous deux dédiés aux rampes de puissance. La modélisation numérique est un outil essentiel à un tel transfert .L’objectif de cette thèse consiste à développer une modélisation neutronique et thermohydraulique permettant de garantir un haut niveau de performance aux irradiations dans le dispositif ADELINE du RJH. La démarche scientifique débute par la mise à jour de la modélisation des mesures en ligne permettant de maîtriser des conditions d’irradiation du dispositif ISABELLE, à l’aide de la nouvelle génération d’outils de simulation tels que le code de Monte-Carlo TRIPOLI-4® et le code thermique REFLET. La mesure pré-irradiatoire par calorimètre est aussi modélisée par TRIPOLI-4®. Cette nouvelle modélisation est validée par la reproduction et la réinterprétation de l’expérience ETALISA conduite dans ISABELLE. Ensuite, une configuration typique du RJH dans un cycle d’exploitation est étudiée afin de déterminer une fenêtre expérimentale pour une rampe, en privilégiant les conditions d’irradiation dans le dispositif ADELINE. Les résultats montrent que l’instant le plus favorable pour une telle rampe est en milieu de cycle avec un pilotage asymétrique du réacteur en mode bascule, permettant d’obtenir une zone privilégiée du flux plus élevé. Enfin, la modélisation est appliquée à ADELINE en mode bascule dans la fenêtre favorable. Les résultats permettent de conclure à une maîtrise satisfaisante des conditions d’irradiation en particulier de la puissance linéique à 5% à 2σ. Ces travaux permettent de préparer le démarrage des expériences du RJH en assurant les performances attendues dans le dispositif ADELINE. Des travaux similaires pourront être menés sur d’autres dispositifs en tenant compte de leur instrumentation interne