2.4.1
Simulateurs disponibles pour la validation
Afin d’évaluer la pertinence de notre modèle de réacteur, nous disposons de peu d’outils de référence pour ce type de transitoires. En particulier, nous n’avons pas accès aux transitoires réels mesurés sur les réacteurs. Nous proposons ici de comparer le simulateur développé aux deux modèles suivants :
— EasyREP , un simulateur de réacteur développé par Grard à l’INSTN. Il s’agit d’un simulateur utili-R
sant plusieurs niveaux de modélisation, 1D ou 0D, et étant notamment utilisé dans [26].
— Le modèle développé par Delvaux dans le cadre d’un stage [20] et appelé ici «Modèle couplé». Ce simulateur est le résultat d’un couplage entre le noyau neutronique du simulateur décrit ici et du code de calcul thermohydraulique CATHARE2 c , code de référence pour la description de la thermohydraulique système.
EasyREP permet d’évaluer globalement la performance de notre simulateur, comparé à un simulateurR
développé pour ce type d’applications, et en particulier modélisant précisément le pilotage du réacteur. Le «modèle couplé» utilisant CATHARE2 pour la partie thermohydraulique système permet de valider lesR
modélisations simplifiées des boucles primaires et secondaire, et en particulier de la physique du générateur de vapeur. La modélisation des échanges entre les circuits primaire et secondaire utilise CATHARE2 quiR
intègre un modèle diphasique dynamique, par opposition au modèle statique utilisé dans notre simulateur. La modélisation neutronique étant similaire, seul l’effet de la modélisation du secondaire apparaît dans les comparaisons.
Pour ce chapitre, on se contentera des comparaisons au modèle couplé APOLLO3 - CATHARE2R pourR
valider la dynamique libre du réacteur.
2.4.2
Validation des équations simplifiées du secondaire
On se propose ici de vérifier les équations simplifiées décrivant le fonctionnement du secondaire, en particulier l’équation (2.17) donnant la puissance échangée au GV en fonction de l’écart en température entre le fluide primaire et le fluide secondaire, ainsi que l’équation (2.14) qui donne l’évolution de la température du primaire en fonction des différentes puissances échangées.
2.4.2.1
Puissance échangée au GV
La modélisation de l’échange entre le circuit primaire et le circuit secondaire est basée sur un coefficient d’échange, tabulé en fonction de la puissance. Les valeurs de ce coefficient ont été tabulées avec des calculs d’états permanents. La question se pose donc de savoir si, pendant un transitoire, elles sont toujours valables.
Pour répondre à cette question, on a tracé sur la figure 2.9 la puissance échangée au GV selon CATHARE2 enR
fonction de la puissance qui aurait été échangée en faisant le calcul avec la formule stationnaire, avec les mêmes entrées.
On constate un écart satisfaisant, de l’ordre de 5% au maximum, ce qui permet de valider cette approche.
2.4.2.2
Variation de température de la boucle primaire
Afin d’évaluer le terme d’inertie thermique de la boucle primaire, l’hypothèse a été faite que la variation de température est suffisamment lente pour que les structures internes de cuve se maintiennent à l’équilibre thermique avec le fluide primaire. Ceci suppose des variations de puissance assez lentes.
Comme pour le coefficient d’échange au GV, on trace Fig. 2.10 la variation de température calculée par CATHARE2 en fonction de celle évaluée par la formule stationnaire. Les différents moments du transitoireR
sont différenciés par des couleurs distinctes.
On note d’abord que sur les paliers hauts et bas, l’écart en température est très faible, moins de 0.05◦C
pour un pas de temps. Sur ces temps du transitoire, les variations de puissance et de température sont assez faibles et lentes, elles sont dues à l’évolution du xénon. En revanche, sur les pentes du transitoire, l’écart est plus important. C’est tout à fait cohérent avec l’hypothèse faite pour obtenir la formule stationnaire. L’écart constaté sur la température est lié au fait que de l’énergie est stockée ou relâchée par les internes de cuve. Cependant, cet écart de température est assez faible, il reste inférieur à0.1◦C.
2.4.3
Validation pour une baisse de charge en dynamique libre
On compare dans cette section les résultats de la modélisation d’une baisse de charge en dynamique libre, donc sans mouvement des barres de contrôle ou modification de la concentration en bore, avec le modèle de
Figure 2.9 – Puissance échangée au GV calculée par CATHARE2 et calculée par la formulation station-R
naire.(Figure issue du rapport de stage de Delvaux [20])
Figure 2.10 – Variation de température de la boucle primaire calculée par CATHARE2 (en abscisse) etR
par la formulation stationnaire (en ordonnée). Les différents moments du transitoire sont représentés avec des couleurs distinctes. (Figure issue du rapport de stage de Delvaux [20])
simulateur et le modèle couplé. On considère une baisse de charge lente à 90% de la puissance nominale avec une pente de 1%PN/min. La comparaison de ce transitoire réalisé avec le modèle de simulateur et le modèle couplé à CATHARE2 a été effectuée par Delvaux dans [20] et est reproduite Fig. 2.11.R
Figure 2.11 – Baisse de charge à 90%PN comparée entre le modèle simulateur et le modèle couplé avec APOLLO3 et CATHARE2R , dit best-estimate. (Figure issue du rapport de stage de Delvaux [20])R
On s’intéresse pour cette comparaison à la puissance produite dans le cœur et échangée au GV, à la tem- pérature moyenne du primaire, à la température de saturation du GV, ainsi qu’à l’axial offset de puissance. Après une baisse de puissance au secondaire, on s’attend à une augmentation des températures au GV et dans la boucle primaire, puis, sous le jeu des contre-réactions neutroniques, à une stabilisation de la température du fluide primaire à une nouvelle valeur différente de la valeur initiale et à un équilibrage des puissances.
On retrouve ce comportement avec les deux simulateurs. On s’intéresse particulièrement aux grandeurs liées au secondaire, pour lequel la modélisation est différente entre les deux modèles. On constate un bon accord sur la température de saturation au GV (moins de 0.1%), ainsi que sur la puissance échangée au GV (0.2% au maximum), ce qui confirme l’adéquation de notre modèle simplifié pour des transitoires de puissance lents. Ceci est cohérent avec le très bon accord entre le modèle simplifié de GV et la modélisation CATHARE2 sur laR
puissance échangée au GV constaté dans la section précédente.
Enfin, la température du fluide primaire suit la même évolution, avec une légère différence, au niveau du pic de température, de moins de 0.1%. L’accord sur l’évolution de la température primaire est donc très bon, malgré les écarts constatés sur la figure 2.10.