Soutenance de thèse de LAPAIRE Sophie
Titre de thèse
Ajustement bayésien de la nappe de puissance de petits cœur REL à partir de mesures de taux de fission in-core.
Bayesian adjustment of the power distribution in LWR from in-core fission measurements
Résumé de la thèse
Les études neutroniques d'un cœur de réacteur reposent à la fois sur des campagnes
expérimentales menées sur un cœur physique et sur des simulations effectuées sur
le pendant numérique de ce cœur avec des outils de calcul scientifique (OCS). Avant
d'être utilisés en conception ou en sûreté, ces outils doivent être éprouvés dans le
cadre de la Vérification, Validation et Quantification des Incertitudes (VVQI). Nous
nous intéressons ici à la validation expérimentale, qui compare les mesures (E) effectuées sur un cœur réel aux résultats d'une simulation (C) obtenus avec l'OCS. L'écart
C–E reflète plusieurs sources d'incertitudes, en particulier l'incertitude technologique,
liée aux différences de représentation entre les cœur réel et numérique. Dans ce travail,
nous nous intéressons aux taux de fission relevés dans les instrumentations in-core,
ils forment la cartographie de fission, observable centrale pour la comparaison C–E.
L'objectif est de calibrer les paramètres technologiques influant sur cette cartographie
afin de réduire l'incertitude technologique et de maîtriser l'écart C–E.
Nous abordons le problème par une approche bayésienne : à partir de plusieurs
mesures expérimentales obtenues sur différentes configurations du cœur , nous cher-
chons à extraire de l'information sur les paramètres technologiques via les écarts C–E.
Une première méthodologie de calibration bayésienne, reposant sur TRIPOLI-4®, a
déjà démontré la faisabilité et le succès de cette approche. Cependant, le temps de
calcul associé à cet OCS reste trop élevé pour envisager des applications industrielles.
Nous proposons donc de déployer cette méthodologie avec un schéma de calcul dé-
terministe basé sur APOLLO3®.
Trois groupes de paramètres technologiques sont étudiés, la position des instrumentations, l'enrichissement et l'épaisseur des plaques de combustible par assemblage.
Le travail consiste d'abord à développer un schéma de calcul déterministe perturbatif
avec APOLLO3®, utilisé pour générer une base d'apprentissage destinée à l'élaboration
d'un émulateur du cœur , capable d'estimer la réponse du schéma dans les instrumentations. Cet émulateur est finalement intégré au modèle de calibration. Le recours
à un code déterministe plutôt qu'à un code probabiliste n'entrave pas le processus
de calibration, qui demeure efficace pour les paramètres technologiques étudiés. La
position des instrumentations , en particulier, apparaît comme l'un des paramètres
les plus influents sur la détermination de la cartographie de fission et est correctement
calibrée par le modèle. Enfin, l'utilisation d'APOLLO3®permet significativement de
réduire les temps de calcul et de rendre la méthodologie industrialisable.
Thesis resume
Neutronic studies of a reactor core rely both on experimental campaigns carried
out on a physical core and on simulations performed on its digital counterpart using
scientific computing tools (SCTs). Before being used for design or safety studies, these
tools must undergo a Verification, Validation, and Uncertainty Quantification (VVUQ)
process. In this work, we focus on experimental validation, which compares measure-
ments (E) obtained on a physical core with simulation results (C) produced by the SCT
on the numerical core. The C–E discrepancy reflects several sources of uncertainty, in
particular technological uncertainty, which arises from differences in the representa-
tion of the real and digital cores. Here, we focus on fission rates measured by in-core
instrumentation, which form the fission map and constitute the central observable
for the C–E comparison. The objective is to calibrate the technological parameters
affecting this map in order to reduce technological uncertainty and better control the
C–E discrepancy.
We address this problem through a Bayesian approach : based on several experi-
mental measurements obtained from different core configurations, we seek to ex-
tract information about technological parameters from the C–E discrepancies. An
initial Bayesian calibration methodology, implemented with TRIPOLI-4 ®, has already
demonstrated both feasibility and effectiveness. However, the computational cost
associated with this SCT remains too high for industrial applications. We therefore
propose to deploy the methodology using a deterministic calculation scheme based
on APOLLO3 ®.
Three groups of technological parameters are studied : the position of the instru-
mentation, the enrichment, and the thickness of the fuel plates per assembly. The
work first involves developing a perturbative deterministic calculation scheme with
APOLLO3®, used to generate a training database for the development of a core emula-
tor capable of estimating the scheme's response in the instrumentation. This emulator
is then integrated into the calibration model. The use of a deterministic rather than a
probabilistic code does not hinder the calibration process, which remains effective
for the studied parameters. In particular, the position of the instrumentation emerges
as one of the most influential parameters for determining the fission map and is
accurately calibrated by the model. Finally, the use of APOLLO3® significantly reduces
computation time, making the methodology suitable for industrial applications.