Prise en compte des conditions des matériaux et du couplage axial le long d'un canal du réacteur refroidi à eau supercritique canadien

Ce projet de recherche a établi une stratégie de simulation capable de prendre en compte les profils de conditions des matériaux et le couplage axial le long d'un canal de combustible du réacteur refroidi à eau supercritique canadien. La stratégie de simulation proposée résout l'équation de transport pour le canal complet en géométrie exacte sans avoir à faire de calcul direct en trois dimensions. La stratégie de simulation proposée consiste à réaliser une série de calculs de cellules unitaires en deux dimensions suivie d'un calcul de canal en une dimension. Il a été démontré que la stratégie de simulation proposée est équivalente au calcul d'un canal en trois dimensions dans des limites raisonnables. Pour cette démonstration, SERPENT 1.1.16 a été utilisé pour réaliser les calculs de canal en trois dimensions ainsi que les calculs de cellules unitaires en deux dimensions et DRAGON 3.06 a été utilisé pour réaliser les calculs de canal en une dimension. À partir d'un canal complet et de canaux partiels en trois dimensions avec réflecteur axial,ce projet de recherche a évalué l'impact du réflecteur axial sur les propriétés neutroniques du canal et inversement, l'impact des plans de combustible sur les propriétés neutroniques du réflecteur axial. Il a été observé que le réflecteur axial affecte surtout les propriétés neutroniques des plans de combustible adjacents à celui-ci et que la précision des propriétés neutroniques du réflecteur axial augmente lorsque le nombre de plans de combustible dans les canaux partiels augmente. En deuxième partie, ce projet de recherche a démontré l'applicabilité de la stratégie de simulation proposée dans la chaîne de calculs utilisée conventionnellement en neutronique et a évalué son impact sur les propriétés neutroniques du coeur du réacteur refroidi à eau supercritique canadien. Pour ce faire, la stratégie de simulation proposée a entièrement été modélisée à partir des fonctionnalités de DRAGON 3.06 et le réacteur refroidi à eau supercritique canadien a été modélisé avec DONJON 3.02. Quatre modèles de bases de données réacteur ont été développés. Le modèle de la cellule isolée ne fait appel qu'à une seule cellule unitaire et n'y fait varier que la composition du combustible au cours du temps. Le modèle des quatorze cellules isolées prend en compte les profils de conditions des matériaux le long du canal.

Abstract

This research project has established a simulation strategy capable of taking into account the conditions of the materials and the axial coupling along a fuel channel of the Canadian Supercritical-Water-Cooled Reactor (SCWR). The proposed simulation strategy solves the transport equation for the complete channel defined in exact geometry without having to make three-dimensional calculation. The proposed simulation strategy consists of making a series of two-dimensional lattice cell calculations followed by a one-dimensional slab geometry calculation. It has been shown that the proposed simulation strategy is equivalent to a three-dimensional channel calculation within reasonable limits. For this demonstration, SERPENT 1.1.16 is used to perform the three-dimensional channel calculations and the two-dimensional lattice cell calculations while DRAGON 3.06 is used to perform the one-dimensional slab geometry calculations. From three-dimensional complete and partial channels with axial reflector, this research project has assessed the impact of the axial reflector on the channel neutronic properties and inversely, the impact of the fuel planes on the axial reflector neutronic properties. It was observed that the axial reflector affects mainly the neutronic properties of the fuel planes adjacent to the axial reflector and that the accuracy of the axial reflector neutronic properties increases as the number of fuel planes in the partial channels increases. In the second part, this research project has demonstrated the applicability of the proposed simulation strategy in the calculation chain conventionally used in neutronics and has evaluated its impact on the SCWR core neutronic properties. To do this, the proposed simulation strategy was entirely modeled using DRAGON 3.06 and the complete SCWR core was modeled with DONJON 3.02. Four models of reactor database were developed. The model of the isolated unit cell uses only one unit cell and changes only the fuel composition over time. The model of the fourteen isolated unit cells takes into account the conditions of the materials along the channel. The models of the fourteen coupled unit cells take into account the conditions of the materials and the axial coupling along the channel by implementing the proposed simulation strategy.