Méthodes de calcul neutronique des cœurs

1 - Équations de la neutronique

• 1.1 - Transport des neutrons : l'équation de Boltzmann
• 1.2 - Principes de résolution de l'équation de Boltzmann
• 1.3 - Recours au calcul haute performance (CHP)

2 - Problématique

• 2.1 - Grandeurs à calculer
• 2.2 - Logiciels de calcul et méthodes

3 - Données nucléaires et traitement

• 3.1 - Données nucléaires de base
  Figure 1 - Comparaison de la section efficace de capture de l'238U (JEFF-3.1.1) avec un flux représentatif d'un RNR refroidi au sodium (courbe rouge) et celui d'un REP (courbe bleue)
• 3.2 - Traitement
  Figure 2 - Schéma simplifié d'élaboration des bibliothèques pour les codes de transport Monte-Carlo et déterministes

4 - Méthode de Monte-Carlo appliquée à la physique des réacteurs

• 4.1 - Résolution de l'équation du transport par la méthode de Monte-Carlo
• 4.2 - Convergence d'un calcul Monte-Carlo et notion de facteur de qualité
  Figure 3 - « Calcul du facteur de multiplication effectif du monde » (d'après [4]) Figure 4 - Illustration de la convergence du k eff en fonction du nombre de cycles et pour différentes configurations de la source initiale (arbitraire) des neutrons Figure 5 - Exemple d'histogramme du k eff obtenu par simulation Monte-Carlo du système critique schématisé à la figure 3
• 4.3 - Logiciels de calcul
  Figure 6 - Code TRIPOLI-4® – expérience Gondole Figure 7 - Principe du couplage Boltzmann/Bateman dans TRIPOLI-4®

5 - Méthodes déterministes

• 5.1 - Discrétisation
  Figure 8 - Homogénéisation d'un assemblage REP par cellule
• 5.2 - Traitement de l'absorption résonante
  Figure 9 - Illustration du phénomène d'autoprotection en énergie Figure 10 - Équivalence pour un mélange de noyaux résonnants
• 5.3 - Calculs de réseau
  Figure 11 - Description de la section horizontale de l'assemblage
• 5.4 - Calcul de cœur
• 5.5 - Logiciels déterministes
  Figure 12 - Exemples de géométries calculées avec APOLLO2 Figure 13 - Exemples des géométries traitées avec CRONOS2 Figure 14 - Calcul avec le solveur MINOS pour le réacteur Jules Horowitz Figure 15 - Calcul 3D hétérogène en transport SPN avec APOLLO3 pour un réacteur à eau pressurisée Figure 16 - Calcul 3D hétérogène en transport SN avec APOLLO3 pour un RNR refroidi au sodium Figure 17 - Distribution de flux en fonction de l'énergie des neutrons dans le réacteur Jules Horowitz
• 5.6 - Évolution du combustible
• 5.7 - Cinétique
  Figure 18 - Évolution typique de puissance lors d'un RIA Figure 19 - Évolution typique de facteur de point chaud lors d'un RIA Tableau 2 Tableau 3

6 - Aspects multiphysiques

• 6.1 - Nécessité d'un couplage
• 6.2 - Principes du couplage neutronique/thermohydraulique
• 6.3 - Exemple de transitoire accidentel : l'accident de RTV
  Figure 20 - Couplage entre thermohydraulique système, cœur et neutronique mis en œuvre pour la simulation de l'accident de RTV

7 - Démarche de vérification, validation des codes de calcul neutronique

• 7.1 - Démarche de vérification et validation des codes de calcul neutronique
  Figure 21 - Étape de validation d'un code de calcul neutronique Figure 22 - Étape de qualification d'un formulaire d'un code de calcul neutronique Figure 23 - Étapes de la démarche VVUQ
• 7.2 - Propagation d'incertitudes
• 7.3 - Flux adjoint et calculs de sensibilité