Étude d'un schéma de calcul pour la détermination des sections efficaces d'un coeur de REP

Ce travail a été encadré par l'École Polytechnique de Montréal et l'Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN). Il s'inscrit dans un effort de modélisation des Réacteurs à Eau Pressurisée à l'aide de differents codes informatiques emboîtés fonctionnant en interaction les uns avec les autres. Au sein de l'IRSN, les codes actuellement en place pour l'usage courant sont : APOLLO version 2. Un code de neutronique de réseau, qui établit des bibliothèques multiparamètrées, lesquelles décrivent le comportement des assemblages sous toutes conditions d'exploitation; CRONOS version 2. Un code de neutronique de coeur, qui lit les bibliothèques multiparamétrées et résoud l'équation de la diffusion sur le coeur; FLICA version 4. Un code de thermohydraulique de coeur, qui à partir des résultats de la neutronique calcule l'état thermohydraulique du coeur; CATHARE version 2. Un code de thermohydraulique de système, qui calcule ensuite l'état des circuits primaire et secondaire. Les trois derniers codes CRONOS, FLICA et CATHARE sont regroupés en une chaîne de calcul appelée HEMERA. L'objectif de ce projet était d'étudier, à l'entrée de cette chaîne, la faisabilité du remplacement de APOLLO par un code développé à l'École Polytechnique de Montréal, DRAGON version 4. En effet, rendre possible une telle substitution serait intéressant pour l'IRSN du point de vue de l'indépendance des résultats obtenus. Dans les faits, ce remplacement n'a pas été rendu fonctionnel puisque CRONOS ne lisait pas les bibliothèques multiparamétrées généerées par DRAGON (au format SAPHYB), probablement à cause d'un problème de compatibilité des versions. On a donc : Testé la pertinence du recours à DRAGON pour établir à des bibliothèques multiparamétrées; Comparé DRAGON et APOLLO; Branché DRAGON au code de neutronique de coeur PARCS et comparé les résultats à ce que l'on obtient grâce au couple APOLLO-CRONOS. L'objectif pour l'IRSN n'est pas d'obtenir des résultats identiques avec DRAGON et APOLLO, mais d'obtenir de part et d'autre des résultats pertinents et de comprendre les différences. Tout au long du projet, les bibliothèques de sections efficaces microscopiques utilisées sont différentes : JEFF3.1. pour DRAGON et JEF2.2 pour APOLLO. Les schémas de calculs utilisés sont différents également, avec un schéma à simple niveau pour APOLLO (méthode des Pij) et à double niveau pour DRAGON (méthode des Pij suivie de la méthode

Abstract

The French nuclear reactors dedicated to electricity production are Pressurized Water Reactors (PWR). Their modelization requires using dierent nuclear simulation softwares, which reflect the fuctionning of different systems (the neutrons in fuel assemblies, the neutrons in the core, the fluids in the core and the fluids in the primary and secondary sides). The lattice code deals with the behaviour of neutrons in an assembly. The full-core code deals with the behaviour of neutrons in the core. Two thermal hydrolics codes calculate the thermal state respectively of the core and of the system as a whole. The Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) is the institution in charge of the technical evaluation of the French power plants safety. As of today, the IRSN uses four codes developed by the French industry. These are APOLLO2 (lattice neutronics code), CRONOS2 (full-core neutronics code), FLICA4 (thermal hydraulics core code) and CATHARE2 (thermal hydraulics system code). The three last codes interact within the calculation chain HEMERA. In order to provide an input to this chain, this project aimed at studying the possibility of a replacement of APOLLO2 by DRAGON4, which is an academic code developed in Montreal at the Institut de Genie Nucleaire (IGN). Indeed, such a substitution could provide an interesting double-check of the calculations, and a greater independance of the results found at the IRSN. Therefore, when obtaining new alternative results, the goal was not to reproduce exactly the existing calculations, but to remain relevant and to understand where the possible dierences come from. The calculations with DRAGON and APOLLO were executed with a dierent microscopic library and a different calculation scheme (respectively JEFF3.1. and double-level versus JEF2.2. and simple-level). We were not able to make calculations by coupling DRAGON and HEMERA, as the interface between the two codes proved to be non-functional. The lattice code produces multi-parameter libraries which are read by HEMERA. However, the libraries produced by DRAGON under the SAPHYB format were not read properly. The goal of the project was then to realize the lattice calculations necessary to the implementation of the libraries anyway, without concatenating them. A comparison of DRAGON and APOLLO has then been performed, as well as a comparison between the results given on the one hand by APOLLO and CRONOS and on the other hand by DRAGON and PARCS, an alternative full-core neutronics code. We concluded that, for each condition of fuel, burnup and control rods position, at least 2340 lattice calculations with DRAGON were mandatory in order to obtain a sufficient pre-