Contexte du stage / Internship context:

Le bruit neutronique («power reactor noise») [2][3] désigne les fluctuations de la population neutronique induites par des changements déterministes ou stochastiques des sections efficaces macroscopiques lors du fonctionnement à puissance nominale d’un réacteur nucléaire. Ces perturbations peuvent avoir des origines diverses comme une variation de densité du caloporteur ou une vibration d’un élément mécanique (barres de contrôle, assemblages ou crayons combustibles...). Dans les réacteurs de puissance, un éventuel bruit neutronique serait observable par les détecteurs de neutrons placés à l’intérieur et à l’extérieur du cœur. Lorsque ces bruits sont jugés anormaux, tout l’enjeu est de savoir identifier et localiser leurs sources afin de pouvoir mettre en place les mesures de sûreté éventuellement nécessaires au bon fonctionnement de l’installation.

Dans ce contexte, le CEA participe activement au grand projet européen CORTEX (2017-2021) qui réunit de nombreux acteurs de la filière nucléaire européenne autour du développement d’outils numériques performants pour l’analyse du bruit neutronique. Description du sujet du stage / Internship topic description
Les équations générales du bruit neutronique sont issues de la linéarisation et de la transformée de Fourier de l’équation de Boltzmann cinétique perturbée autour de l’état d’équilibre du cœur, en suivant l’hypothèse de petites perturbations et en prenant en compte le couplage avec les équations des précurseurs. Ceci a pour résultat une équation à source dans le domaine fréquentiel. Résoudre cette équation complexe permet de prédire le bruit neutronique pour différents emplacements de détecteurs.

Trois solveurs de bruit neutronique ont récemment été implémentés au SERMA : deux dans le code de transport déterministe multi-filière de nouvelle génération APOLLO3® et un dans le code de transport Monte Carlo TRIPOLI-4® [3][4]. Les deux objectifs principaux du stage portent sur :

-Études comparatives entre les trois solveurs : cette première partie permettra à l’étudiant(e) de prendre en main les solveurs et de comprendre la problématique de la résolution déterministe et stochastique des équations du bruit neutronique. Différentes études de bruit neutronique seront menées sur des assemblages de réacteurs à eau légère UOX et MOX et sur le réacteur expérimental CROCUS [5], afin d’appréhender les atouts et les faiblesses de chaque outil dans des configurations réelles et de réaliser une analyse physique de la propagation du bruit dans ces systèmes.

-Participation à l’amélioration et au développement du solveur stochastique de bruit neutronique : cette seconde partie, complémentaire de la première, est davantage orientée au développement d’algorithmes, afin d’accroître le champs d’application du solveur du code TRIPOLI-4®.
Bibliographie/Bibliography