Development of neutronic calculation schemes for heterogeneous sodium-cooled nuclear cores in the Apollo3 code : application to the ASTRID prototype

Les reacteurs nucleaires refroidis au sodium offrent des perspectives interessantes pour la filiere nucleaire (utilisation optimale de l'uranium naturel, reduction de la radiotoxicite des dechets nucleaires). Cependant, la necessite d’elever le niveau de surete de ces reacteurs aux standards du XXIe siecle a conduit a des designs de cœurs tres heterogenes.Ainsi, les objectifs de la these sont l’identification des principaux phenomenes physiques devant etre pris en compte lors du calcul neutronique de cœurs heterogenes en spectre rapide, ainsi que le developpement de schemas de calcul adaptes dans le code APOLLO3 du CEA. Apres quelques rappels theoriques et methodologiques, ce document presente une analyse critique des schemas de calcul disponibles dans APOLLO3 pour les reacteurs refroidis au sodium. Cette analyse permet de mettre en evidence la necessite de simuler, des l’etape de preparation des sections efficaces, des modes angulaires du flux qui soient representatifs de la configuration geometrique du cœur. Pour repondre a ce besoin dans le cadre de geometries presentant une forte heterogeneite axiale, une approximation 2D/1D a l'equation du transport des neutrons 3D est developpee. Cette derniere permet de representer de maniere coherente, et a moindre cout, des effets d’anisotropie axiale dans des calculs 2D. Une nouvelle modelisation de type traverse de l’interface cœur / reflecteur est egalement proposee, ainsi qu’une methode de calcul innovante des barres de controle. Ces methodes permettent, in fine, de definir un schema de calcul de reference unique et valide numeriquement, adapte a la modelisation des cœurs de reacteurs refroidis au sodium.