Contribution A L Elaboration D Un Simulateur De Reacteurs Nucleaires Utilisant Une Modelisation 3d De La Neutronique Du Cur
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CONTRIBUTION A L'ELABORATION D'UN SIMULATEUR DE REACTEURS NUCLEAIRES UTILISANT UNE MODELISATION 3D DE LA NEUTRONIQUE DU CUR
LES METHODES DE RESOLUTION DE LA NEUTRONIQUE CINETIQUES EMPLOYEES DANS LES SIMULATEURS TEMPS REELS NE SONT PLUS ADEQUATES AUJOURD'HUI DE FAIT DE LEUR REPRESENTATION MONODIMENSIONNELLE DU CUR DU REACTEUR ET DE LEUR RIGIDITE D'EMPLOI INDUISANT UN MANQUE DE REPRESENTATIVITE DU CUR CALCULE. POUR GARANTIR UNE PLUS GRANDE FIABILITE DES SIMULATEURS, IL EST DESORMAIS ADMIS QU'UNE REPRESENTATION TRIDIMENSIONNELLE EST NECESSAIRE. UN DEGRE DE PERTINENCE SUPPLEMENTAIRE PEUT ETRE OBTENU EN EN EMPLOYANT POUR LA NEUTRONIQUE 3D UN CODE DE CONCEPTION. LE CODE D'INGENIERIE UTILISE ICI EST CRONOS-2, DONT LA METHODE D'ELEMENTS FINIS MIXTES-DAUX EST TRES PERFORMANTE. LE TRAVAIL DE CETTE THESE S'INSERE DANS CE CONTEXTE ET CONTRIBUE A L'ELABORATION DE SCHEMAS DE CALCUL COMPATIBLES AVEC LES CONTRAINTES DU TEMPS REEL. IL A ETE NECESSAIRE DE DEVELOPPER UN MODELE SIMPLIFIE DE THERMOHYDRAULIQUE POUR REPONDRE AU BESOIN DE CONTRE-REACTIONS DE LA NEUTRONIQUE A 3D. DIVERS CHOIX D'APPROXIMATIONS D'ELEMENTS FINIS ET DE CONDENSATION DE MAILLAGE ONT ETE TESTES EN STATIQUE ET EN CINETIQUE. COMME APPLICATION, UN ACCIDENT COMPLET DE RUPTURE DE TUYAUTERIE VAPEUR A ETE ANALYSE. AFIN D'AMELIORER LES PERFORMANCES DE CRONOS POUR REPONDRE AUX BESOINS DU TEMPS REEL, DEUX METHODES TEMPORELLES ONT ETE INVESTIGUEES. UNE METHODE DE DOUBLEMENT DU PAS DE TEMPS APPLIQUEE AU SCHEMA TEMPOREL , ET UNE METHODE PERMETTANT DE S'AFFRANCHIR DE CALCULS TROP FREQUENTS DE LA FORME 3D DU FLUX DANS LE CADRE DE LA METHODE QUASI-STATIQUE AMELIOREE.
Analyses de sensibilité et d'incertitude de données nucléaires
La simulation neutronique des réacteurs nucléaires suppose la connaissance de l'interaction neutron noyau (sections efficaces, nombres et spectres des neutrons de fission ...) pour les quelques dizaines de noyaux présents dans le réacteur sur une douzaine d'ordres de grandeur d'énergie des neutrons. Le développement d'un nucléaire durable impose de nouvelles contraintes aux réacteurs du futur : l'optimisation de l'utilisation de la matière première nécessite la régénération des noyaux fissiles et la gestion des déchets suppose leur transmutation. Les réacteurs proposés permettant d'atteindre ces objectifs (génération IV ou ADS) sont chargés de combustibles nouveaux (thorium, actinides lourds ... et fonctionnent avec des spectres neutroniques pour lesquels les données nucléaires ne bénéficient pas des 50 années de l'expérience industrielle. Après leur validation sur un réacteur expérimental dans le cadre d'un exercice international, nous appliquons des outils classiques de physique de réacteurs en combinaison avec les incertitudes sur les données de bases disponibles pour calculer l'incertitude sur la criticité et le coefficient de température d'un réacteur a sel fondu au thorium. De plus, une réflexion sur les taux de réactions importants pour le cycle a l'équilibre donne une estimation de l'efficacité des différentes stratégies de retraitement en ligne du combustible et les contributions de ces taux de réactions à l'incertitude sur la régénération et donc l'impact de ces incertitudes sur le dimensionnement de l'usine de retraitement. Nous pouvons alors lister les données à améliore prioritairement pour améliorer la précision des calculs.
MODELISATION D'UNE CENTRALE NUCLEAIRE A EAU SOUS PRESSION SUR MICRO-CALCULATEUR ASSOCIEE A UN SYSTEME INTERACTIF DE VISUALISATION
CETTE THESE A POUR OBJET L'ELABORATION D'UN MODELE DE SIMULATION NUMERIQUE D'UNE CENTRALE ELECTRONUCLEAIRE A EAU SOUS PRESSION, MODELE EXPLOITABLE SUR UN MICRO-CALCULATEUR ASSOCIE A UN SYSTEME D'IMAGERIE INTERACTIF. CETTE MODELISATION A ETE OBTENUE A L'AIDE DU PROGICIEL DE SIMULATION NEPTUNIX ET A PORTE SUR LES CIRCUITS PRINCIPAUX DE LA CENTRALE (CUR, PRESSURISEUR, GENERATEUR DE VAPEUR, CIRCUIT EAU-VAPEUR). LES PHENOMENES PHYSIQUES FONDAMENTAUX (NEUTRONIQUE, THERMOHYDRAULIQUE, REGULATIONS) SONT MIS EN EVIDENCE DANS LES DIFFERENTS MODES DE FONCTIONNEMENT (SITUATIONS NORMALES ET INCIDENTIELLES). PAR AILLEURS, UN LOGICIEL DE CREATION DE SYNOPTIQUES ANIMES A ETE MIS AU POINT POUR ASSURER LE PILOTAGE DU SIMULATEUR. ON DISPOSE AINSI D'UN ENSEMBLE INTERACTIF COMPACT, D'UN RAPPORT QUALITE-PRIX TRES ATTRAYANT, PARTICULIEREMENT BIEN ADAPTE A DES UTILISATIONS PEDAGOGIQUES