Validation of a Deterministic APOLLO3 Scheme for Accidental Conditions on Sodium-Cooled Fast Reactors

La connaissance précise du transport des neutrons dans le cœur d’un réacteur nucléaire est d’une importance cruciale. Celle-ci est nécessaire à la fois lors de l’exploitation industrielle des réacteurs mais aussi lors des phases de conception de ces derniers. Cette représentation est obtenue par le biais de simulations numériques modélisant les interactions entre la population de neutrons dans le cœur et les matériaux le constituant. Historiquement, différentes filières font intervenir des codes de calculs différents pour effectuer ces simulations. Par exemple, la filière industrielle des recteurs à eau pressurisée (REP) du parc français s’appuie sur les codes CEA APOLLO2/CRONOS2. En parallèle, les codes ECCO/ERANOS ont été développés afin de traiter les problématiques associées aux simulations de Réacteurs à Neutrons Rapides (RNR). Le développement de l’outil multi-filières APOLLO3 vient rompre cette logique en proposant un code de calcul neutronique regroupant des outils adaptés au traitement des Réacteurs à eau légère (REL) conventionnels du parc français, ainsi qu’aux études menées sur les RNR. Ces derniers ayant historiquement reçu une attention particulière en France avec Rapsodie, Phénix et Super-Phénix, et plus récemment le projet ASTRID, la filière des RNR refroidis au sodium (RNR-Na), apparaît comme un candidat intéressant pour le futur du parc nucléaire français, s’inscrivant dans une optique de fermeture du cycle du combustible. Le développement et la validation de méthodes numériques robustes apparaissent donc nécessaires aux études concernant ces derniers. La modélisation des configurations accidentelles est d’une importance particulière dans la phase de conception de cœurs. Un type d’accident particulièrement complexe à traiter lors des modélisations neutroniques d’un cœur de RNR-Na est la perte de caloporteur sodium. La prise en compte des zones vides, les effets axiaux associés à l’effet de vidange, ainsi que l’hétérogénéité axiale du cœur introduites dans les concepts RNR-Na, représentent un nouveau défi pour la simulation du transport neutronique. L’étude menée dans le présent ouvrage vise à comparer les différentes méthodes implémentées dans APOLLO3, dans le but de définir et valider un schéma de calcul neutronique à deux étapes. Celui-ci doit permettre la modélisation précise de conditions accidentelles en RNR-Na. Les schémas de calcul étudiés se décomposent de la manière suivante, premièrement un calcul de flux sur une géométrie d’assemblage est effectuée. Ce dernier est réalisé sur un maillage énergétique fin. Cette première étape permet d’obtenir des sections efficaces homogénéisées en espace et condensées en énergie, caractérisant les milieux étudiés. Ces sections efficaces peuvent ensuite être utilisées afin d’effectuer un calcul de cœur entier sur un maillage énergétique à 33 groupes.