Validation of DRAGON5 Lattice Code for PWR (Pressurized Water Reactor) Applications Using Depletion Benchmarks by Detailed Comparison with SERPENT2 Monte Carlo Code

L'objectif de ce projet est de valider un schéma de calcul à deux niveaux pour quatre benchmarks d'assemblage de réacteurs à eau sous pression (REP) avec le code de réseau DRAGON5. Ici, nous validons le schéma à deux niveaux par rapport à un schéma classique à un niveau du calcul DRAGON5 et le comparons avec les résultats du code Monte-Carlo SERPENT2 à trois burnups différents. Les résultats sont comparés à 0 burnup, au burnup à maximum et au burnup maximum de 70 GWd/t. De plus, trois benchmarks de cellules uniques PWR sont validés en comparant les résultats du schéma à un niveau DRAGON5 avec ceux du code Monte-Carlo SERPENT2. Le schéma classique à un niveau utilise généralement la méthode des probabilités de collision (CP) pour les calculs de cellules uniques et la méthode des caractéristiques (MOC) pour les calculs d'assemblage. Les calculs MOC sont capables de traiter des problèmes plus complexes et de fournir une meilleure précision au prix d'un plus grand coût de calcul. Un schéma à deux niveaux a été proposé pour traiter les assemblages PWR. Au premier niveau, la méthode à courant d'interface (IC) est utilisée sur un maillage d'énergie à 295 groupes pour effectuer un calcul de flux efficace. Tous les schémas de calcul utilisent un calcul d'autoprotection basé sur la méthode des sous-groupes avec des tables de probabilités mathématiques avec une technique de solution IC. Le premier niveau est suivi par une correction de Super Homogénéisation (SPH). Ensuite, au deuxième niveau, la méthode MOC utilise l'estimation initiale du flux pour effectuer un calcul de flux plus détaillé sur le maillage énergétique de 26 groupes. Dans cette étude, nous montrons que le schéma optimisé à deux niveaux est capable d'effectuer un calcul d'assemblage PWR plus rapidement sans perte significative de précision de calcul.

Abstract

The goal of this project is to validate a two-level calculation scheme of four Pressurized Water Reactor (PWR) assembly benchmarks with the DRAGON5 lattice code. Here, we validate the two-level scheme with classical one-level scheme of DRAGON5 calculation and compare it with the results of SERPENT2 Monte Carlo code at three di˙erent burnups. The results are compared at 0 burnup, burnup at maximum and at maximum burnup of 70 GWd/t. Additionally, three PWR pin cell benchmarks are validated by comparing DRAGON5 one-level scheme results with those of SERPENT2 Monte Carlo code. The classical one-level scheme typically uses Collision Probability (CP) method for pin cell calculations and Method of Characteristics (MOC) for assembly calculations. MOC calcula-tions are capable of handling larger problems and provide better accuracy at the expense of being computationally more intensive. A two-level scheme was proposed for PWR assemblies. At the first level, Interface Current (IC) method is used on 295-group energy mesh to perform eÿcient flux calculation. All computational schemes use subgroup self-shielding with mathematical probability tables and IC solution technique. The first level is followed by Super Homogenisation (SPH) correction. Then, at the second level, MOC method uses initial estimate of the flux to perform a more detailed flux calculation on the 26-group energy mesh. In this study, we show that the optimized two-level scheme is capable of performing a PWR assembly calculation essentially faster without any significant loss of calculation precision.