Project EILiS/Research POINT HEBDO 14/06/2013

Résumé Les activités en cours: Points notables: T1 - Etat de l’art sur les utilisations de Dragon/Donjon: Benjamin et Philippe T2 - Rédaction d’une synthèse de la méthode appliquée: Vincent et Xu T3 - Prise en main de SMURFER: Loïc et Xu T4/C6 - Maintien de la réactivité avec le réflecteur mobile (épuisement): Moaad et Philippe T5 - Développement du générateur de jdd MCNP : Antoine T6 - Développement du générateur de jdd Dragon/Donjon : Philippe Points notables: Présentation globale de nos travaux au responsable du SERMA (CEA/DEN/DM2S): il s’agit du service en charge du développement des codes scientifiques pour l’étude des réacteurs (APOLLO, TRIPOLI, TRIAD, etc). Le contexte: ALTRAN vient de répondre à un appel d’offre sur la Tierce Maintenance Applicative de tous les codes du DM2S (contrat à 10M€, 17 consultants logés sur quelques années). On était 8, et ALTRAN est dans la shortlist avec : INCKA: petit challenger, qui a bonne presse sur la partie étude du SERMA, AUSY: par rachat d’APTUS, historiquement très présent sur la partie étude, CS: historiquement en charge de la TMA du DM2S. Nos activités de R&D nous positionnent pour les accords cadre 2014.

Activité T2 – Synthèse de la méthode Optimisation multicritère d’un cœur de réacteur nucléaire Les exigences de la méthode de préconception du SMR retenues sont: Le domaine d’étude doit être étendu, il doit être traité exhaustivement La simplicité et la performance des modèles doivent être prioritaires Les incertitudes des outils de calcul doivent être maitrisées L’optimisation doit être multicritère Inspirée du travail de doctorat réalisé par J.J. INGREMEAU au sein du DEN/DER/SESI sur l’optimisation multicritère des concepts de GFR Phase 1 : Création des métamodèles Phase 2 : Optimisation multicritères Code de calcul Cx Hypothèses Hy Métamodèle C1.H1 Métamodèle C2.H1 Couplage Multiphysique Métamodèle C3.H1 Plan d’expérience Métamodèle … Optimisation multicritère Métamodèle Cx.Hy

Activité T2 – Synthèse de la méthode Domaine d’étude étendu : Réalisation d’un plan d’expérience Le domaine d’étude est l’ensemble des cœurs sur lequel on effectue une recherche des cas optimaux. Il est matérialisé par: Un modèle de cœur totalement défini par P paramètres, dont la plage de variation est définie et justifiée ; Un jeu de C contraintes : géométriques, physiques, arbitraires, … L’association des C contraintes à des paramètres particuliers permet de définir: Un jeu (P-C) de paramètres d’optimisation libres. On cherche à restreindre le nombre de paramètres libres à moins d’une dizaine afin de rester dans des volumes de calcul raisonnables vis-à-vis des moyens dont ALTRAN dispose.

Activité T2 – Synthèse de la méthode Domaine d’étude étendu : Réalisation d’un plan d’expérience CAS D’APPLICATION (étude en cours) RNR-GAZ ISOGENERATEUR, COMBUSTIBLE TRISO, REFLECTEUR MOBILE 58 paramètres : 26 paramètres « Combustible » 25 paramètres « Géométrie Cœur » 7 paramètres « Thermohydraulique » 51 contraintes : 13 contraintes géométriques 24 contraintes arbitraires 6 contraintes physiques de performance 7 contraintes physiques de sûreté 1 contrainte physique de faisabilité  7 paramètres libres

Activité T2 – Synthèse de la méthode Domaine d’étude étendu : Réalisation d’un plan d’expérience CAS D’APPLICATION (étude en cours) RNR-GAZ ISOGENERATEUR, COMBUSTIBLE TRISO, REFLECTEUR MOBILE 7 paramètres libres: Rk : Rayon du noyau des particules TRISO NCFP : Nombre de particules TRISO par pastille Rci : Rayon du trou de la pastille Rco : Rayon externe de la pastille LC : Hauteur du cœur Ncrayons : Nombre de crayons du cœur LRm : Hauteur du réflecteur mobile

Activité T2 – Synthèse de la méthode Maitrise des incertitudes des outils de calcul Prise en main de la méthode d’optimisation par la validation du code de calcul utilisé et des hypothèses retenues vis-à-vis de codes étalons Outils de calcul de neutronique et d’évolution : Dragon et Donjon Version 4 de Polytechnique de Montréal Maillage SHEM 295 Non traitement de la double-hétérogénéité Modélisation du cœur 2D R-Z, traité en transport SN Objectif : moins de 1 minute pour un calcul cœur Codes de calcul de neutronique et d’évolution étalons : MCNP 4 (non traitement de la double-hétérogénéité) ORIGEN 2.2 Couplage avec Vesta (code développé par l’IRSN – PSN-EXP/SNC) Critères de validation (pour plusieurs instants du cycle) : Réactivité et coefficients de réactivité (température, vidange, efficacité du réflecteur, etc ) ; Distribution de puissance (FQ et FΔH) et indices de spectre ; etc

Activité T2 – Synthèse de la méthode Organisation des activités Id. Activité T1 Etat de l’art T2 Définition de la méthode appliquée au cas d’étude T3 Prise en main/Développement de l’outil de génération des métamodèles T4 Définition des différents modèles physiques impliqués dans les contraintes T5 Développement du générateur de jdd des codes « étalon » T6 Développement du générateur de jdd des codes utilisés T7 Production du plan d’expérience pour le cas d’étude T8 Réalisation des calculs neutroniques étalon et approchés T9 Etude des incertitudes sur les critères neutroniques

Activité T4 – Modèles simplifiés Contraintes physiques Les différentes contraintes physiques nécessitent le développement de différents modèles physiques: Modèle d’épuisement critique Modèles thermomécaniques combustible Modèles thermohydrauliques CONTRAINTE DESCRIPTION C1 CONFINEMENT DES GAZS DE FISSION (GEOMETRIE DE LA PARTICULE TRISO)  THERMO-MECA C2 RESISTANCE A L’IPG  THERMO-MECA C3 EXIGENCE DE TYPE D’ECOULEMENT  THERMO-HYDRAU C4 MINIMISATION DE LA PERTE DE REACTIVITE DURANT L’EPUISEMENT  NEUTRO-EPUISEMENT C5 EXIGENCE DE MARGE D’ARRET  NEUTRO-EPUISEMENT C6 EXIGENCE DE MAINTIEN DE LA REACTIVITE DURANT L’EPUISEMENT  NEUTRO-EPUISEMENT C7 EXIGENCE DE CRITICITE PAR POSITIONNEMENT DU REFLECTEUR MOBILE  NEUTRO C8 EXIGENCE DE MINIMISATION DES POINTS CHAUDS  NEUTRO C9 EXIGENCE DE PERTE DE CHARGE  THERMO-HYDRAU C10 EXIGENCE DE TEMPERATURE MAXIMALE COMBUSTIBLE ET GAINE  THERMO-HYDRAU

Activité T4 – C6 - Modèle d’épuisement Quelle position du réflecteur pour maintenir la réactivité ? (stage INSTN)

Activité T5 et T6 – Générateurs de jdd Des paramètres aux jdd : philosophie Contraintes géométriques Contraintes physiques Jeu de paramètres libres Set 1 de contraintes géométriques Set 1 de contraintes physiques Set 2 de contraintes géométriques Set 2 de contraintes physiques Set 3 de contraintes géométriques Set 3 de contraintes physiques Set … de contraintes géométriques Set … de contraintes physiques Génération du jdd “Modèle étalon” Contraintes … Jeu de paramètres complets du modèle de cœur Contraintes … Contraintes … Génération du jdd “Modèle approché 1” Génération du jdd “Modèle approché 2” Génération du jdd “Modèle approché …”

Activité T6 – Générateurs de jdd DRAGON Jdd cœur complet Concept simplifié à deux niveaux : Calcul à l’échelle cellule des sections efficaces du combustible et du réflecteur Calcul à l’échelle cœur des données neutroniques Hypothèses fortes: Compact homogénéisé (compatible avec la modélisation MCNP) Géométrie cylindrique de la cellule combustible : trou / compact / jeu / gaine / He Géométrie cylindrique de la cellule réflecteur : combustible homogène / réflecteur Géométrie du cœur cylindrique – Z

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