Étude du couplage entre les codes TRIPOLI et DRAGON

En physique des réacteurs nucléaires il existe deux familles de méthodes pour la résolution de l'équation de transport de neutrons : déterministes et stochastiques. Les méthodes déterministes, basées sur la discrétisation spatiale et énergétique du problème, sont assez rapide mais pénalisées par leurs approximations numériques et leurs simplifications des phénomènes physiques. De l'autre côté, les méthodes stochastiques sont connues pour leurs précisions, vue qu'elles traitent statistiquement les neutrons et leur transport, mais elles sont pénalisées par leur lenteur et leur gourmandise en mémoire. Il a été démontré, à travers plusieurs travaux dans le monde, que le couplage déterministes/stochastiques est très efficace pour faire des analyses nécessitant, en un temps court, une bonne précision lors de l'estimation des grandeurs recherchées comme le flux, les taux de réaction … . Dans ce cadre, le travail réalisé au cours de cette thèse a été de développer un processus de couplage entre ces deux méthodes pour profiter des avantages de chacune et contourner leurs limites. Spécifiquement, ce projet de recherche vise à faire, selon deux voies distinctes, un couplage entre le code Monte Carlo TRIPOLI et le code déterministe DRAGON. La première voie vise à générer par DRAGON des bibliothèques de sections efficaces macroscopiques multigroupes et homogénéisées utilisables par TRIPOLI. Tandis que la deuxième permettra l'utilisation des courants de surfaces calculés par TRIPOLI pour conditionner les calculs DRAGON. Pour cette second voie, et afin d'utiliser des courants TRIPOLI comme conditions aux frontières pour DRAGON, trois méthodes sont proposées : la méthode des sources fixes, la méthode des courants imposés et celle des albédos. Prenant occasion du développement de ces méthodes, une étude comparative entre les deux codes utilisés a été réalisée dans le but de vérifier leur cohérence et la compatibilité de leurs données. Cette étude a permis l'occasion de mettre en évidence l'effet de plusieurs paramètres qui affectent les calculs de l'un ou l'autre code comme le type de bibliothèques de sections efficaces, les discrétisation énergétique et spatiale, l'autoprotection des résonances ainsi que les paramètres de tracking. Chaque méthode développée dans ce projet est validée par des comparaisons, entre les résultats des tests réalisés avec DRAGON et TRIPOLI. Ces tests sont appliqués sur plusieurs modèles de cellules et différents types d'assemblages.

Abstract

In nuclear reactors physics, there are two categories of methods for solving neutron transport equation : deterministic and stochastic. The deterministic methods, based on the spatial and energy discretization of the problem, are rather fast but penalized by their numerical approximations and their simplifications of physical phenomena. On the other hand, stochastic methods are known for their precision, in view of the fact that they treat statistically the neutrons and their transport, but they are penalized by their slowness and their greediness in memory. It was demonstrated, by several research works in the world, that the deterministic/stochastic coupling is very beneficial to make analysis requiring, in a short time, good precision during the estimation of the sought quantities as the flux and the reaction rates. In this context, the work realized during this thesis was to develop a coupling process between these two methods in order to benefit from the advantages of each and bypass their limitations. Specifically, this research project aims at programming, according to two distinct ways, coupling between the Monte Carlo code TRIPOLI and the deterministic code DRAGON. The purpose of the first way is to generate, by DRAGON, multi-group and homogenized macroscopic cross-section libraries to be used by TRIPOLI. Whereas the second way will allow the use of the surfaces currents calculated by TRIPOLI to condition the DRAGON calculations. For this second channel, and to use TRIPOLI currents as boundary conditions for DRAGON, three methods are proposed : the fixed sources method, the imposed current method and that of albedos. We took the opportunity of the development of these methods to perform a comparative study between both used codes was realized with the intention of verifying their coherence and the compatibility of their data. This study was also an opportunity to highlight the effect of several parameters that affect the calculations of either codes such as the type of cross sections library, the energy and spatial discretization, the resonances self-shielding method and tracking settings. Every method developed in this project is validated by comparisons between the results of different tests with both codes DRAGON and TRIPOLI. These tests are applied to several models of cells and different types of assemblies.