Validation d'un nouveau calcul de référence en évolution pour les réacteurs thermiques

L'autoprotection des résonances est un élément essentiel dans les schémas de calcul déterministes. Bien qu'il soit incontournable dans les codes réseaux, il introduit un biais non négligeable au niveau des paramètres évalués tel que le flux. Jusqu'à présent dans les études françaises pour réacteurs à eau légère, une méthode d'équivalence basée sur les taux effectifs est utilisée. Du fait du développement de la puissance des unités de calcul, celle-ci peut être remplacée par la méthode des sous-groupes qui est plus précise, notamment avec une équation de ralentissement exact (ce qui n'est pas le cas pour la méthode d'équivalence). Issue des calculs pour réacteurs rapides, cette dernière présente de nombreux avantages tant sur le plan mathématique qu'informatique. Le but de ce mémoire est de présenter une validation aussi précise que possible à temps 0 ainsi qu'en évolution de la nouvelle méthode d'autoprotection pour les réacteurs thermiques. L'objectif in fine de ce travail est que ce document puisse servir de justification à toute personne désirant utiliser la méthode des sous-groupes ou les autres options présentées ci-dessous. Une fois validée, d'autres éléments sont étudiés afin de présenter une combinaison alliant rapidité d'exécution et précision des résultats. Les paramètres supplémentaires considérés sont greffés au schéma de calcul de réseau de type SHEM-MOC qui correspond à un calcul de flux basé sur la Méthode des Caractéristiques avec un découpage énergétique de type SHEM à 281 groupes. Tout d'abord, différentes bibliothèques de données nucléaires générées par le CEA sont évaluées. Ensuite, un maillage énergétique adapté pour la méthode des sous-groupes est choisi et comparé au SHEM281. D'autres éléments tels que la correction de l'anisotropie de la loi de choc et la modélisation spatiale du terme source dans le MOC sont étudiés. Un jeu de données DRAGON5 est aussi étudié et présenté des caractéristiques intéressantes. Un découpage à 295 groupes (et non 361 groupes comme choisi pour APOLLO2) est appliqué à la méthode d'autoprotection en sous-groupes développée dans le code. L'intérêt d'utiliser DRAGON5 est de permettre d'effectuer des validations qui ne sont pas possibles dans APOLLO2. En effet, avec DRAGON5, il est possible d'autoprotéger un profil de température et de choisir le MOC pour calculer le flux dans la partie autoprotection.

Abstract

Resonance self-shielding calculations are an essential component of a deterministic lattice code calculation. Even if their aim is to correct the cross sections deviation, they introduce a non negligible error in evaluated parameters such as the flux. Untill now, French studies for light water reactors are based on effective reaction rates obtained using an equivalence in dilution technique. With the increase of computing capacities, this method starts to show its limits in precision and can be replaced by a subgroup method. Originally used for fast neutron reactor calculations, the subgroup method has many advantages such as using an exact slowing down equation. The aim of this thesis is to suggest a validation as precise as possible without burnup, and then with an isotopic depletion study for the subgroup method. In the end, users interested in implementing a subgroup method in their scheme for Pressurized Water Reactors can rely on this thesis to justify their modelization choices. Moreover, other parameters are validated to suggest a new reference scheme for fast execution and precise results. These new techniques are implemented in the French lattice scheme SHEM-MOC, composed of a Method Of Characteristics ux calculation and a SHEM-like 281-energy group mesh. First, the libraries processed by the CEA are compared. Then, this thesis suggests the most suitable energetic discretization for a subgroup method. Finally, other techniques such as the representation of the anisotropy of the scattering sources and the spatial representation of the source in the MOC calculation are studied.A DRAGON5 scheme is also validated as it shows interesting elements: the DRAGON5 subgroup method is run with a 295-eenergy group mesh (compared to 361 groups for APOLLO2). There are two reasons to use this code. The first involves oering a new reference lattice scheme for Pressurized Water Reactors to DRAGON5 users. The second is to study parameters that are not available in APOLLO2 such as self-shielding in a temperature gradient and using a flux calculation based on MOC in the self-shielding part of the simulation.