Couplage thermohydraulique-neutronique (CATHENA3-DONJON5) pour l'analyse de sûreté du SCWR Canadien

Le SCWR Canadien est un réacteur nucléaire de 4e génération qui utilise une modération à l'eau lourde et un refroidissement à l'eau légère supercritique. Des études récentes pro-posent des modifications de design du réacteur pour qu'il remplisse aux exigences de sûreté. Ces modifications doivent être étudiées dans le cadre de calculs qui couplent neutronique et thermohydraulique. L'étude réalisée utilise les codes déterministes DONJON (di˙usion neutronique cœur) et CATHENA (thermohydraulique cœur). DONJON utilise des bases de données constituées grâce à DRAGON (transport neutronique réseau, déterministe). Au re-gard des simulations entreprises, une revue complète du SCWR Canadien est faite. L'étude à l'échelle réseau permet de déterminer di˙érentes options de modélisation. Parmi celles-ci, le maillage XMAS-172 et un tracking de 9 angles azimutaux et 75 lignes par centimètre donnent des résultats satisfaisants. La présence de poison consommable au sein des crayons oblige à les décomposer en un nombre minimum de zones qui évoluent indépendamment. Au total, 12 demi-couronnes composent chaque crayon. Puis, les bases de données sont construites en per-turbant indépendamment des paramètres à partir d'une configuration de référence. Chaque paramètre perturbé constitue une dimension de la base de données et chaque dimension a été prouvée indépendante des autres tant que le cadre physique global est respecté. Au total, les sept paramètres échantillonnés sont : la température du caloporteur ascendant et descendant, leur densité respective, la température du combustible, le burnup et la concentration de bore dans le modérateur. Alors, l'étude neutronique cœur permet de préparer les calculs couplés. A été déterminé un schéma temporel nommé CANDU5 qui permet de suivre précisément l'évolution des paramètres thermodynamiques au cours d'un cycle sans impliquer des temps de calculs prohibitifs. En parallèle, une modélisation thermohydraulique du SCWR Canadien est récupérée de précédents travaux universitaires. Le couplage est mis en place grâce à python qui échange des structures de données qui peuvent être des tableaux pythons ou des fichiers d'entrée DONJON. Il a été déterminé qu'un calcul couplé, en comptant les calculs préparatifs, peut prendre plus de deux mois. L'ensemble des codes créés a été dûment commenté et est mis à disposition afin d'être réutilisé et servir d'autres études. Di˙érentes situations sont étudiées grâce au couplage. Les résultats obte-nus montrent que les modifications de design permettent des gains significatifs sur plusieurs critères de sûreté et principalement la température maximale à la surface la gaine (maxi-mum cladding surface temperature ou MCST).