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Développement d’une méthode de propagation d’incertitudes de type fonctionnel sur la puissance résiduelle

Mathématiques - Analyse numérique - Simulation Physique nucléaire Physique théorique Sciences pour l’ingénieur

Résumé du sujet

La caractérisation de l’énergie dégagée par la désintégration des radionucléides présents dans le combustible usé et déchargé des réacteurs est essentielle pour le design, la sûreté et l’analyse du stockage, du transport et des systèmes de dépôt. Peu de mesures de cette puissance résiduelle sont aujourd’hui disponibles. En outre, les valeurs expérimentales disponibles ne permettent pas de couvrir l’étendue des possibilités de combinaisons entre paramètres (taux de combustion au moment du déchargement – enrichissement en 235U – temps de refroidissement – paramètre de design du combustible – conditions opérationnelles – applications spécifiques). L’estimation de la puissance résiduelle est donc principalement basée sur des simulations.
L’évaluation de l’incertitude associée à l’estimation de la puissance résiduelle revêt un aspect important dans l’objectif d’accéder à une prédiction fiable. De nombreux efforts ont été menés afin de bien évaluer les biais et incertitudes venant des données nucléaires telles que les sections efficaces, paramètres importants en entrée des simulations. En revanche, les études concernant les incertitudes de nature épistémique (incertitude de fabrication de certains composants, erreur de lecture ou de réglage de structures mobiles, ….) sont plus rares. Parmi ces dernières, on peut distinguer le traitement de dépendances complexes de paramètres d’entrée de type scalaire, bien pris en compte aujourd'hui, du traitement de dépendances fonctionnelles (s’exprimant sous forme d’une fonction), très peu exploré.
En particulier, l’historique d’exploitation du cœur regroupe sous une dépendance fonctionnelle plusieurs quantités inter-corrélées (puissance de fonctionnement, mouvement des absorbants, évolution du cœur, …), amenées à être modifiées en fonction du temps et impactant la valeur de nombreux observables d’intérêt dont la puissance résiduelle. Les modèles utilisés aujourd’hui dans les outils de simulation utilisés à l’échelle industrielle ne permettent pas d’estimer cet impact et de proposer un niveau d’incertitude validé.

Dans ce travail de thèse, on se propose d’étudier l’impact sur la puissance résiduelle des incertitudes associées aux paramètres d’entrée présentant des dépendances fonctionnelles. On se focalisera tout particulièrement sur l’historique d’irradiation des réacteurs (à eau) et les paramètres corrélés. Une première partie sera dédiée au développement d’un modèle de substitution pour l’estimation de la puissance résiduelle et la quantification des incertitudes des variables aléatoires fonctionnelles. Une deuxième partie sera consacrée au développement d’une méthode d’analyse de sensibilité pour le modèle de substitution développé. Enfin, une troisième partie concernera le développement d’une méthode inverse de quantification des incertitudes des paramètres de modélisation opérationnels.
Le doctorant sera hébergé dans une unité de recherche en physique des réacteurs de l'institut CEA IRESNE situé à Cadarache où il collaborera avec d’autres doctorants et spécialistes du domaine.

Laboratoire

Département Etude des Réacteurs
Service de Physique des Réacteurs et du Cycle
Laboratoire de Projets Nucléaires
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