Soutenance de thèse de Victor VIALLON

Le développement de futurs réacteurs repose sur des méthodologies de conception se basant sur un recours massif aux outils de calculs scientifiques (OCS). Pour assurer leur capacité de prédiction, les codes doivent être validés expérimentalement sur tous les phénomènes possibles et toutes les technologies de réacteurs cibles. Parmi ces différents phénomènes, la perte de réactivité des réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium a un intérêt du point de vue de la sûreté et d’un point de vue technico-économique. Cependant, les données expérimentales pour ce phénomène sont peu nombreuses et l’objectif de la thèse a été de déterminer si les cycles d’irradiation du réacteur Phénix pouvaient fournir des éléments de validation pour l’OCS DARWIN3-RNR. Pour aborder cette problématique, un cycle permettant de mener dans de bonnes conditions les différentes analyses a pu être déterminé. La valeur expérimentale de la perte de réactivité a pu être réinterprétée avec des méthodes de référence et en assurer la fiabilité. Ensuite, la fidélité de la modélisation de la perte de réactivité avec DARWIN3-RNR a été augmentée jusqu’à la prise en compte de phénomènes multiphysiques. A l’aide des sensibilités couplées Boltzmann/Bateman récemment implémentées dans APOLLO3®, il a été possible de calculer l’incertitude due aux données nucléaires et le biais de la modélisation. Cela a permis de caractériser l’OCS DARWIN3-RNR vis-à-vis de la perte de réactivité et d’identifier que l’incertitude due aux données nucléaires était supérieure à l’incertitude expérimentale et bien supérieure au biais de calculs. Cela a permis de confirmer que les cycles de puissances du réacteur Phénix pouvaient être utiliser pour la validation des OCS modernes mais aussi d’identifier leur potentiel pour la production de bibliothèques ajustées en soutient au déploiement des futurs réacteurs. Mots clés : Perte de réactivité, Phénix, VVQI, DARWIN-RNR, RNR-Na, Assimilation

The development of future reactors relies heavily on design methodologies that utilize Scientific Computational Tools (SCTs). To ensure their predictive capability, these codes must be experimentally validated across all possible phenomena and target reactor technologies. Among these phenomena, the reactivity loss in sodium-cooled fast reactors is of interest from both safety and techno-economic perspectives. However, experimental data for this phenomenon are scarce. This thesis aims to determine if the irradiation cycles of the Phenix reactor can provide validation elements for the DARWIN3-FR tool. To address this issue, a suitable cycle for conducting various analyses under favorable conditions was identified. The experimental value of reactivity loss was reinterpreted using reference methods to ensure its reliability. Subsequently, the accuracy of modeling reactivity loss with DARWIN3-FR was enhanced by incorporating multiphysics phenomena. Utilizing the recently implemented coupled Boltzmann/Bateman sensitivities in APOLLO3®, the uncertainty due to nuclear data and modeling bias was calculated. This allowed for characterizing the DARWIN3-FR tool concerning reactivity loss and identifying that the uncertainty due to nuclear data was higher than the experimental uncertainty and significantly greater than the calculation bias. This has made it possible to confirm that the power cycles of the Phenix reactor can be used for the validation of modern OCS, and also to identify their potential for producing tailored libraries to support the deployment of future reactors. Keywords: Reactivity loss, Phenix, VVUQ, DARWIN3-FR, Sodium Fast Reactors, Assimilation