Généralisation du modèle TIBÈRE pour la simulation des fuites B1 hétérogènes à la méthode des caractéristiques

Ce travail de recherche s'intéresse à généraliser le modèle de fuites hétérogènes TIBÈRE à la méthode des caractéristiques (MoC) dans le code DRAGON-5. Les fuites de neutrons sont prises en compte au sein du calcul de réseau afin d'obtenir des coefficients de diffusion plus précis qui serviront au calcul de coeur. Le calcul de réseau résoud l'équation de transport des neutrons dans des contextes bien distincts. Pendant longtemps, la méthode des probabilités de collision (CP) a été l'outil principal de résolution de cette équation. Toutefois, depuis quelques années la méthode MoC lui est préférée notamment de par sa capacité à résoudre des configurations comportant un plus grand nombre de régions et de plus grande complexité. L'objectif de cette thèse est de modifier DRAGON-5 de façon à lui permettre de traiter les deux variantes de TIBÈRE (TIBÈRE1 avec réflexion spéculaire et TIBÈRE2 avec réflexion quasi-isotrope) avec la méthode MoC en 2-D. De plus, afin de tirer profit des avantages qu'offre cette méthode de résolution, une implantation en 3-D est possible et a été réalisée pour le modèle TIBÈRE2. Les deux modèles ont été implantés avec succès moyennant le stockage supplémentaire de termes provenant de la source de fuites. La vérification dans DRAGON-5 a été réalisée en comparant avec les modèles TIBÈRE2-CP et ECCO-MoC disponibles dans le code. Un calcul à 2 groupes a été réalisé sur une petite cellule où on a simulé un vide croissant puis des calculs multigroupes ont été réalisées sur les géométries suivantes : cellule CANDU6 (2-D), cellule REP (2-D et 3-D), 2 cellules et 6 cellules REP (3-D) avec et sans réflecteurs. Finalement, des cellules d'un réacteur refroidi au sodium en géométrie cartésienne (TIBÈRE-1 et 2) et hexagonale (TIBÈRE-2) et pour lesquels les effets de streaming sont plus importants sont aussi analysées. Les résultats obtenus démontrent notamment que le modèle TIBÈRE-MoC permet le traitement de zones vidangées en 2-D et en 3-D. Dans l'ensemble une bonne cohérence des résultats est observée avec TIBÈRE2-CP ainsi que ECCO-MoC. Dans les zones vidangées, on constate des différences un peu plus élevées entre CP et MoC qui sont dues au traitement analytique de la variable polaire pour CP vs le traitement numérique pour MoC. Afin d'accélérer les itérations internes pour MoC, il est suggéré d'effectuer une étude plus approfondie avec les différentes méthodes disponibles dans DRAGON.

Abstract

This research focuses on the generalization of the TIBÈRE heterogeneous leakage model to the MoC method in the lattice code DRAGON-5. Neutron leakage is taken into account in lattice calculations in order to obtain more precise diffusion coefficients which will be used for the core calculation. The lattice calculation requires the solution of the neutron transport equation at different stages. For a long time, the CP method has been the main tool for solving this equation. However, nowadays the MoC method tends to supplant the CP approaches thanks to its ability to treat configurations with a greater number of regions and greater complexity. The aim of this thesis is to modify DRAGON-5 so as to allow it to treat the two variants of TIBÈRE (TIBÈRE1 with specular reflection and TIBÈRE2 with quasi-isotropic reflection) with the MoC method in 2-D. Furthermore, in order to take advantage of this method of resolution, a 3-D implementation is possible and has been realized for the TIBÈRE2 model. Both models have been successfully implemented at the cost of additional storage of terms from the source of leakage. Verification in DRAGON-5 was performed by comparing with TIBÈRE2-CP and ECCO-MoC models both available in the code. A 2-group calculation was carried out on a small cell where a progressive voiding was simulated and then multigroup computations were performed on the following geometries: CANDU6 cell (2-D), PWR cell (2-D and 3-D) , 2 PWR cells and 6 cells (3-D) with and without reflectors. Finally, LMFBR pin cells in cartesian (TIBÈRE-1 and 2) and hexagonal (TIBERE-2 only) geometry, where the effect of streaming is more important, are also analyzed. The results obtained demonstrate in particular that the TIBÈRE-MoC model allows the treatment of voided regions in 2-D and 3-D. Globally, the results show a good consistency with TIBERE2-CP as well as ECCO-MoC. In the voided regions, there are slightly higher differences between CP and MoC due to the analytical treatment of the polar variable for CP vs the numerical treatment for MoC. In order to speed up the internal iterations for MoC, it is suggested to carry out a more in-depth study with the different methods available in DRAGON.