Étude des techniques d'équivalence nodale appliquées aux modèles de réflecteurs dans les réacteurs à eau pressurisée

Dans le domaine de la physique des réacteurs, la simulation du réflecteur à neutrons a un impact important sur la forme que prend le flux neutronique dans le coeur tout entier. Cela justifie l’intérêt de porter une attention particulière à sa simulation dans l’optique de développer des schémas de calculs rapides et précis. Un schéma de calcul classique connu pour son efficacité consiste à calculer les propriétés des assemblages en mode fondamental avec un maillage raffiné afin de tabuler le résultat dans des tables multi-paramétrées. Les données de ces tables sont par la suite interpolées dans le calcul coeur entier sans avoir à refaire de coûteux calculs réseau. La partie réflecteur ne peut pas être calculée en mode fondamental à cause de la condition limite de courant ré-entrant nul. Pour cela, des méthodes de calcul de réflecteur en mode non-fondamental ont été développées afin de tabuler des propriétés de réflecteur adéquates. Afin d’étudier plus profondément les techniques de calcul de réflecteur et pour ensuite tenter de les améliorer, une chaîne de calculs a été développée pour l’essai et la validation de techniques d’équivalences nodales pour réflecteurs destinés à des calculs coeur entiers en méthode nodale. Le code de calcul coeur BRISINGR, développé à Framatome et basé sur la Méthode d’Expansion Nodale (NEM), a été revisité pour s’intégrer à l’environnement de calcul Ver-sion5 de Polytechnique Montréal. Le but est de créer un environnement de prototypage rapide qui sera utilisé pour évaluer l’impact de différentes approches d’équivalences nodales. Dans ce travail, les études se concentrent particulièrement sur la méthode d’équivalence Baff-Refl issue de la chaîne de calcul de production SCIENCE de Framatome. Les améliorations proposées à Baff-Refl reposent sur deux axes : une modification de la procédure d’équivalence nodale ainsi qu’une altération des coefficients de diffusion du réflecteur. Dans cet exposé, il sera question d’examiner la renormalisation et la décorrélation des facteurs de discontinuité, d’étudier le calcul d’albédo équivalent ainsi que la procédure de calcul visant à obtenir les coefficients de diffusion à partir des coefficients de fuites à plusieurs groupes.

Abstract

In reactor physics calculations, the neutron reflector has an important impact on the shape of the flux. The legacy multi-steps computational scheme in reactor physics is based on fundamental mode calculations for the fuel assemblies inside the core. As the reflector part cannot be calculated in fundamental mode because of the zero incoming current boundary condition, non-fundamental methods have been developed to accurately compute reflector properties. To further study and improve reflector calculation techniques, a calculation chain has been developed for testing and validating improved nodal equivalence techniques of reflectors for full-core nodal calculations. BRISINGR is a new implementation of the nodal expansion method developed at Framatome. This implementation is linked to the Version5 environ-ment of Polytechnique Montréal, providing a fast-prototyping setup used to assess the impact of different nodal equivalence approaches. The investigations focus on the legacy equivalence technique Baff-Refl from the SCIENCE platform at Framatome. Proposed improvements to Baff-Refl are two-fold: (1) modification of the nodal equivalence procedure, and (2) modification of the reflector diffusion coefficients. We review discontinuity factor (DF) renormalization, DF decorrelation, albedo calculation, and the procedure for obtaining few-group reflector diffusion coefficients from fine group leak-age coefficients. The validation tests focus on the accuracy of the average nodal power of the fuel region in the full-core calculation. A benchmark set of four 2D 9x9 core configurations with EPR-type assemblies with either steel or water reflectors was used for validation. Results on core impact of the reflector model show that the Inscatter model for calculation of diffusion coefficients improves the accuracy of the full-core power in all benchmark configurations. DF renormalization also provides notable improvements as, all else being equal, renormalization to ADFs shows better results than renormalization to 1 which is itself more accurate than none.