Modélisation des effets d'historique dans un réacteur à eau pressurisée

The neutronic codes DRAGON4 and DONJON4, respectively dedicated to lattices and cores calculations, have been designed by the Institute of Nuclear Engineering (IGN) to simulate CANDU and Advanced CANDU reactors. DRAGON4 code can theoretically be applied to pressurized water reactors (PWRs) but DONJON4 code is more oriented towards CANDU reactors and requires some adaptation to be applied to PWR. PWR physics is different from that of a CANDU reactor. The presence of light water, the geometry, the fuel type and the refuelling type affect the behavior of the reactor when some of these parameters are changed. Électricité de France (EDF), which has a reactor fleet of PWRs, solicited the creation of a "history-based" simulation over a campaign length of a typical reactor of theirs, using IGN's codes. The first objective of this work was to update a PWR calculation from DRAGON3 /DONJON3 to DRAGON4 / DONJON4 and to compare it with a DRAGON4 / COCAGNE calculation - COCAGNE being a core code made by EDF. This new and unique comparison (changes were made to IGN's codes to fit the specificities of PWRs) has enabled the validation of DONJON4, and has also led to a reflection on counter-reaction mechanisms in core calculations. The second objective was to establish a "history based" calculation scheme. EDF has provided some calcultation on its cluster Clamart2, and DONJON4 has been parallelized to take advantage of these resources. A campaign length simulation of a PWR was conducted using a pre-established scenario. It was compared with the calculation scheme of the first part and differences have been analyzed.

Résumé

Les codes de physique des réacteurs DRAGON4 et DONJON4, respectivement dédié à l'étude neutronique des réseaux et des cours entiers, ont été conçus par l'Institut de Génie Nucléaire (IGN) pour simuler des CANDU et des Advanced CANDU Reactor. Le code DRAGON4 peut, en théorie, s'appliquer aux Réacteurs à Eau légère Pressurisée (REP) mais le code DONJON4 requiert un réacteur de type CANDU et doit être adapté pour traité les REP. La physique des REP est differente de celle des réacteurs CANDU. La présence d'eau légère, la géométrie, le type de combustible ainsi que le type de rechargement affectent le comportement du réacteur lorsque certains de ses paramètres sont modifiés. Électricité de France (EDF), dont le parc nucléaire est consititué de REPs, a sollicité la création d'une simulation avec "effets d'historique", à l'aide des codes de l'IGN, sur une campagne de production représentative d'un réacteur de sa flotte. Le premier objectif de la maîtrise a été la mise à niveau d'un calcul DRAGON3/DONJON3 vers DRAGON4/DONJON4 afin de le comparer avec un calcul DRAGON4/COCAGNE d'EDF. Cette comparaison inédite (des modifications ont été apportées aux codes de l'IGN afin de les adapter aux particularités des REPs) a d'une part, permis la validation de DONJON4, et d'autre part, aboutit à une réflexion sur la modélisation des mécanismes de contre-réaction dans les codes de coeur concernés. Le deuxième objectif a été la mise en place d'un schéma de calcul avec "effets d'historique". EDF a fourni du temps sur un cluster de calcul pour la simulation, et DONJON4 a été parallèlisé pour tirer parti de ces ressources. Une simulation de l'exploitation d'un REP a été effectuée en utilisant un scénario pré-établi, correspondant à une campagne de production représentative d'un réacteur de la flotte EDF. Celle-ci a été comparée au schéma de calcul de la première partie et les écarts ont été analysés.