Development of a Python Library for the Generation of 2D Unstructured Geometries of Radial Reflectors in Support of Industrial Model Verification

Les codes utilisés pour les applications industrielles s’appuient sur des schémas de calcul précis et efficaces pour répondre aux besoins et contraintes des applications réelles. Dans le cas du réflecteur radial, des modèles unidimensionnels simplifiés sont généralement adoptés pour calculer les sections efficaces macroscopiques (XS) du réflecteur pour les calculs du cœur. Ces modèles simplifiés peuvent être réexaminés pour améliorer la prédiction de la réponse du cœur lorsque des réflecteurs radiaux lourds sont utilisés, comme dans le cas des types de réacteurs VVER-1000 et EPR. Des modèles de réflecteur radial à deux dimensions peu-vent alors être développés et étudiés. Le travail présenté s’inscrit dans ce cadre, contribuant à la mise en place d’une modélisation de réflecteur radial 2D via le développement d’une bibliothèque Python qui permet de générer des géométries et des maillages de ce réflecteur pour les calculs de réseau APOLLO3®, le code déterministe français de nouvelle génération. Pour accomplir cette tâche, la bibliothèque Python a été conçue pour envelopper l’API du générateur de maillage ALAMOS, développée au CEA. ALAMOS permet de générer des géométries APOLLO3® non structurées, fournissant aux utilisateurs des fonctionnalités de haut niveau pour produire des géométries de réflecteur radial. L’outil proposé est en effet destiné à être intégré dans la plateforme NEMESI, le prototype de générateur de biblio-thèques multiparamètrées développé dans le cadre du projet H2020 CAMIVVER et orienté vers l’industrialisation du code APOLLO3®. La bibliothèque Python est appliquée à trois études de cas représentatifs de la conception de VVER et des réacteurs à eau pressurisée occidentaux. La capacité de la bibliothèque à fournir des géométries adaptées aux calculs de transport de référence du cœur complet 2D est soulignée, ainsi que les développements futurs. En particulier, deux configurations définies dans le projet H2020 CAMIVVER ont été considérées : le cœur de type KAIST, un petit cœur hétérogène représentatif d’un cas basé sur un REP équipé d’un réflecteur lourd, et le mini-cœur Kozloduy-6, un cas de sept assemblages de combustible représentatif d’une configuration VVER. Une application industrielle à grande échelle est présentée en utilisant un cœur de type EPR. Les résultats sont présentés pour tous les cas avec des comparaisons impliquant des calculs de référence Monte Carlo et des plateformes industrielles lorsque cela est possible.

Abstract

The codes used for industrial applications rely on accurate and efficient calculation schemes to cope with the needs and constraints of real applications. In the case of the radial reflector, simplified one-dimensional models are typically adopted to compute macroscopic reflector cross-sections (XS) for core calculations. These simplified models may be reconsidered to improve the core response prediction when heavy radial reflectors are employed, such as in the case of the VVER-1000 and EPR reactor types. Two-dimensional radial reflector models may then be developed and investigated. The present work is inserted in this framework, con-tributing to the setup of 2D radial reflector modeling via the development of a Python library that allows to generate such geometries and meshes for APOLLO3® lattice calculations, the new generation French deterministic code. To accomplish this task, the Python library has been conceived to wrap the ALAMOS mesh generator API. ALAMOS is developed at CEA to generate unstructured APOLLO3® geometries, providing the users with high-level func-tionalities to produce radial reflector geometries. The proposed tool is intended indeed to be integrated into the NEMESI platform, the multiparameter lattice generator prototype devel-oped within the H2020 CAMIVVER project and oriented towards the industrialization of the APOLLO3® code. The Python library is described by presenting the applications to three cases representatives of VVER and western PWR design. The library’s capability to provide geometries suitable for 2D full core reference transport calculations is underlined, as well as further possible evolutions. In particular, two configurations defined in the CAMIVVER project have been considered: the KAIST-like core, a small heterogeneous core representa-tive of a PWR-based case equipped with a heavy reflector, and the Kozloduy-6 mini-core, a seven-fuel assembly case representative of a VVER configuration. A full-scale industrial application is provided using an EPR-like core. Results are presented for all cases, with benchmarks against reference Monte Carlo calculations and industrial platforms shown when possible.