Prise en compte des calculs de cœur via l'utilisation de DONJON5 pour le code de scénario nucléaire CLASS et évaluation de l'impact sur les inventaires isotopiques

Les codes de scénarios nucléaires sont destinés à donner une visibilité sur les inventaires radiotoxiques, la consommation de ressources et la quantité de matière disponible pour le recyclage en fonction des options technologiques, du nombre de réacteurs opérationnels et de leurs conditions d'opération. Ces codes nécessitent de modéliser les éléments du cycle et leurs interactions, de l'unité fabrication du combustible à celle de retraitement en passant par les réacteurs. La simulation de la physique d'un réacteur nucléaire nécessite de résoudre l'équation du transport des neutrons, opération complexe et extrêmement coûteuse, qui n'est en général pas effectué à l'échelle coeur et, a fortiori, pas plus dans les codes de scénarios où plusieurs centaines de cycles sont simulés. Néanmoins, c'est à cette échelle que les phénomènes de fuites neutroniques et d'hétérogénéités prennent toute leur importance. L'objet de ce travail est de quantifier l'impact des calculs de coeurs à l'échelle du scénario. Une étude comparative est menée sur le code de scénario CLASS. D'une part, des simulations sont réalisées en utilisant des réseaux de neurones qui, à partir de calculs de réseaux infinis, permettent de s'extraire de l'échelle coeur tout en permettant de traiter des combustibles à priori inconnus. D'autre part, sont établis des modèles de réacteurs pour le code de scénario, qui font explicitement appel à des calculs de coeurs en 3D dans l'approximation de la diffusion avec le code DONJON5. Ces derniers nécessitent la création préalable d'un objet dans lequel est stocké l'ensemble des données nucléaires issues d'un calcul de réseau DRAGON5. L'établissement des schémas de calculs de réseau et de coeur a nécessité des simplifications et des optimisations poussées afin d'assurer la création d'une base de données contenant les résultats de milliers de calculs assemblage et des calculs de coeurs suffisamment rapides pour assurer des temps de calcul des scénarios raisonnables. Le défi principal de ce projet a été d'inclure les combustibles MOx. En effet, afin de prendre correctement en compte la physique de ce type de combustible, le calcul en diffusion requiert l'interpolation des différents paramètres sur une grille à huit dimensions (burnup, enrichissement, concentration de bore, abondance isotopique en plutonium 238, 240, 241, 242 et américium 241) au lieu de trois pour le combustible UOx (burnup, enrichissement, proportion de poison soluble), ce qui s'avère être extrêmement coûteux. Les résultats sur des scénarios de référence élémentaires et complexes sont comparés afin d'identifier et quantifier les sources d'erreur de la modélisation par les réseaux de neurones comparativement à des calculs de coeurs.