Soutenance de thèse de BOUCHON Baptiste

Résumé de la thèse

La résolution directe des équations décrivant la cinétique neutronique représente l'un
des problèmes les plus coûteux en physique des réacteurs, en raison des échelles de
temps très différentes des phénomènes impliqués. Des modèles simplifiés, fondés
sur diverses hypothèses, ont donc été développés pour permettre le traitement de ces
problèmes sur des temps raisonnables.
Traditionnellement, la cinétique des réacteurs est abordée via un modèle cinétique
ponctuel à paramètres intégraux. Ce modèle implique une physique identique en
tout point. Cette approche, bien que simple et très efficace dans de nombreux cas, ne
permet pas de représenter les effets spectraux ou spatiaux induits lors des transitoires.
Les modèles de cinétique multipoint offrent alors un niveau d'abstraction comparable
à la cinétique point mais intègrent une description spatiale grâce au découpage du
cœur en zones fissiles. La physique n'est alors plus intégrée à l'échelle du réacteur,
mais à l'échelle de chaque zone, caractérisée par des paramètres intégrés spécifiques.
Ces zones peuvent ensuite interagir entre elles par le biais de coefficients de couplage.
Toutefois, la validation expérimentale de ces modèles reste limitée par le manque de
données d'expériences caractéristiques.
Les expériences dynamiques de la campagne MUSE-4, réalisées sur la maquette
critique MASURCA, transformée en Accelerator Driven System (ADS) pendant le pro-
gramme expérimental MUSE, constituent l'un des rares cas à notre connaissance
permettant d'évaluer ces modèles. Ces expériences consistent à mesurer l'évolution
de la population neutronique après une impulsion brève (700 ns) et présentent de
forts effets spatiaux concernant la propagation de la source, mais aussi des effets
spectraux dus à au ralentissement des neutrons dans les parties non fissiles.
Dans ce travail, nous avons réanalysé ces expériences à l'aide de modèles de cinétique
multipoint. Une reconstruction Monte Carlo des expériences a d'abord permis de
maîtriser le dispositif et les incertitudes expérimentales. L'application du modèle
multipoint de Kobayashi a montré sa capacité à décrire les effets spatiaux liés à la
propagation de la source, mais pas les effets spectraux issus du ralentissement des
neutrons.
Nous avons alors proposé une extension multigroupe du modèle multipoint, permet-
tant de modéliser des effets spectraux grâce à un découpage énergétique des zones
fissiles. Si ce modèle permet effectivement de décrire des comportements de nature
spectrale, il s'avère très sensible au choix du maillage énergétique.
Comme la cinétique multipoint nécessite de partitionner le système en différentes
zones, nous avons aussi étudié l'impact de différents types de découpages et mis en
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avant les point importants à prendre en compte pour leur définition. Concernant
MUSE-4, les résultats du modèle sont peu sensibles au maillage spatial, mais for-
tement dépendants du découpage énergétique. Proposer un maillage énergétique
universel n'est alors pas possible et l'étude approfondie de la partition énergétique du
système doit être étudiée au cas par cas.