Prise en compte d'un couplage fin neutronique - thermique dans les calculs d'assemblage pour les réacteurs à eau pressurisée

La simulation des coeurs des Réacteurs à Eau Pressurisée (REP) est assurée par des codes informatiques qui permettent, sous certaines hypothèses, de calculer de façon approchée les grandeurs physiques d'intérêt comme le facteur de multiplication effectif, la nappe de puissance ou la distribution de température. Le schéma de calcul en neutronique repose sur trois grandes étapes : — la production d'une bibliothèque isotopique de sections efficaces ; — la production d'une base de données réacteur grâce au calcul d'assemblage ; — le calcul de coeur au complet. Dans le calcul d'assemblage, où l'équation du transport de Boltzmann est résolue sur une géométrie assemblage, la distribution de température est uniforme et constante en irradiation. Ceci constitue un ensemble d'approximations puisque, d'une part, la distribution de température dans l'assemblage n'est pas uniforme (forts gradients de température dans les crayons combustible, disparités entre les crayons) et d'autre part les propriétés thermiques des crayons évoluent sous l'effet de l'irradiation et modifient la distribution de température. L'objectif de nos travaux est d'implémenter un couplage neutronique-thermomécanique dans le calcul d'assemblage pour modéliser finement la distribution de température et d'en étudier les effets. L'étude est menée en utilisant le code APOLLO2 du CEA (Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives) pour la neutronique et le code C3THER d'EDF (Électricité De France) pour la thermique crayon. On montre que les effets du couplage à l'échelle du crayon combustible sont très faibles en comparant l'utilisation d'un profil de température et l'utilisation d'une température uniforme sur des combustibles de type UOX et MOX. Le couplage est porté à l'échelle de l'assemblage et on s'intéresse à la contre-réactivité thermique en présence de grandes lames d'eau à temps 0 sur un combustible de type UOX. On y montre une très faible influence sur le calcul du facteur de point chaud. Enfin, le couplage est introduit dans le calcul d'évolution et on montre que les écarts sur la réactivité et les concentrations isotopiques restent faibles bien que non négligeables pour des combustibles de type UOX et MOX. Le comportement particulier des crayons gadoliniés pour un combustible de type UO2Gd2O3 est mis en exergue.