Ajustement du rechargement et des mécanismes de réactivité des réacteurs CANDU pour les cycles de combustible avancés

Les objectifs principaux poursuivis dans ce projet de recherche sont d'établir et d'appliquer une méthodologie capable de déterminer la potentialité de nouveaux cycles de combustible à base de thorium dans les réacteurs CANDU et d'adapter les mécanismes de réactivité de manière à ce qu'ils conservent leur efficacité pour les nouvelles options identifiées. Pour la sélection de cycles de combustible, l'approche adoptée consiste à appliquer un ensemble de critères de sélection à une vaste enveloppe de candidats de manière à éliminer les cas incompatibles avec l'exploitation d'un CANDU au fur et à mesure du raffinement de la modélisation numérique du réacteur. D'abord, une modélisation paramétrique grossière du réacteur, tenant compte des mécanismes de réactivité nominaux, est utilisée pour identifier les options présentant les meilleures performances du point de vue économique. La modélisation neutronique est ensuite optimisée pour les cas sélectionnés. Des méthodes novatrices génériques d'optimisation de chacune des familles de mécanismes du système de régulation du réacteur sont alors utilisées pour atteindre des objectifs spéciques à chacun des cycles, mais tous basés sur le comportement du cycle de référence. Les objectifs sont déduits à partir de simulation du réacteur dans des situations particulières,telles que : le rechargement en marche normal, un déclenchement d'un système d'arrêt d'urgence et une panne d'une machine à combustible. Contrairement à l'approche perturbative généralisée préconisée dans le code OPTEX,nous avons mis en place avec succès une méthode multi-étapes capable de maximiser à la fois, l'énergie extraite du combustible par une optimisation du rechargement en marche à l'équilibre du rechargement, ainsi que l'adéquation des mécanismes avec leurs exigences fonctionnelles.De plus, nous proposons de nouveaux modèles de supercellule des mécanismes de réactivité avec DRAGON permettant d'obtenir des bases de données d'une grande précision pour les calculs de coeur fini, à une fraction de l'effort de calcul normalement utilisée pour une précision comparable. L'accord avec la littérature des résultats obtenus durant la chaîne de calculs numériques pour le cycle de référence permet de valider l'approche adoptée. La méthode développée a permis d'identifier des cycles de combustibles contenant jusqu'à 60%v. de thorium, améliorant de plus de 50% l'utilisation des ressources et multipliant par un facteur 4,4 le taux combustion moyen du combustible sortant du coeur par rapport à la référence, tout en conservant l'efficacité des mécanismes de réactivité par des modifications mineures. De plus, nous avons déterminé qu'un dopage de l'eau légère des barres liquides avec 10%v. d'eau lourde permettrait d'augmenter l'économie du cycle de réféerence de près de 1%,sans conséquence sur le contrôle du réacteur. L'application systématique de la méthodologie