Analyse des différents effets en réactivité

Lors de l’établissement de la courbe de calibrage, de nombreux paramètres varient, comme la température du modérateur, sa densité ou encore la température du combustible. Nous nous intéressons ici à la façon dont évoluent les effets en réactivité dus à une variation de ces grandeurs, en parallèle de l’effet dû au mouvement des GCP. On suppose pour cela que la réactivité dépend de trois variables indépendantes : la position (totalisateur) des GCP notée TG, la température combustible notée Tcet la température du modérateur notée Tm (la

pression étant constante, température et densité du modérateur sont équivalentes). On peut donc décomposer la réactivité du cœur (ρ) de la manière suivante :

ρ= ρ(TG, Tc, Tm) = ρg+ ρc+ ρm

où ρg, ρc et ρm sont respectivement les effets en réactivité des GCP, de la variation de

la température combustible (effet Doppler) et de la variation de la température modérateur (effet modérateur). La Fig. 3.2 (gauche) montre l’évolution cumulée des effets au cours de l’établissement de la courbe de calibrage, en début de cycle.

-400 -200 0 200 400 30 40 50 60 70 80 90 100 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 30 40 50 60 70 80 90 100 Réactivité in sé rée (p cm) Puissance thermique (%P N) ρm ρc ρg Total Réactivité insérée (p cm) Puissance thermique (%P N) ∆ρm+c ∆ρm+g ∆ρc+g Total Total corrigé

Figure 3.2 – Décomposition de la réactivité lors de l’établissement de la courbe de calibrage en début de cycle.

Il apparaît que les contributions les plus importantes sont celles dues aux barres de contrôle, ainsi que celle due à l’effet Doppler, qui sont de plus du même ordre de grandeur (autour de 500 pcm). La contribution due à l’effet modérateur reste plus faible, autour de 200 pcm au maximum. Le programme de température des REP est en effet tel que la température moyenne primaire varie peu (quelques degrés), alors que la variation de température combus- tible dépend de la variation de puissance, qui est importante ici. On remarque également que la réactivité totale n’est pas nulle, alors que la position des GCP est justement calculée pour que ce soit le cas et que le cœur soit critique. Le principe de la décomposition de réactivité est de modifier un par un chaque paramètre (les autres étant fixés à leurs valeurs initiales) dans le but de voir son influence, tandis que lors de l’établissement de la côte de barre critique, c’est la réactivité totale qui est utilisée. Il est donc probable que l’hypothèse sur le fait que les variables sont indépendantes soit fausse. Pour vérifier cette hypothèse, il est possible de calculer les écarts en réactivité dus aux couplages entre les différentes composantes. On écrit cet écart dû au couplage entre les composantes i et j par :

∆ρi+j = ρi+j − ρi− ρj

iet j pouvant correspondre à g, m ou c. Les valeurs ρi+j sont calculées par le modèle en

intégrant les modifications des deux effets i et j lors du calcul. La Fig. 3.2 (droite) montre les évolutions des couplages entre les différentes composantes. On remarque que le couplage entre l’effet modérateur et l’effet des barres de contrôle est très important (presque aussi important que l’effet du modérateur seul), tandis que les autres couplages restent assez faibles (pas plus de 50 pcm). Le fait que la valeur de ∆ρ pour ce couplage soit négative signifie que la somme des effets est plus grande que l’effet de la somme, indiquant que ces effets se

CHAPITRE 3. CONCEPTION DU SCHÉMA DE CALCUL DU RÉACTEUR

compensent en partie. En effet, le fait d’insérer les barres de contrôle a pour effet de baisser la réactivité, mais elle réduit également la température du modérateur. L’anti-réactivité insérée par les GCP est ainsi réduite en raison du coefficient modérateur négatif. La conclusion est la même pour le couplage entre les effets des barres de contrôle et de température combustible, mais ce dernier est beaucoup moins important, car un mouvement des barres modifie peu la température combustible. Finalement le couplage entre les effets de température combustible et modérateur est le plus faible des trois, en oscillant autour de zéro et ne dépassant pas la quinzaine de pcm. Un moyen de corriger la réactivité totale calculée est d’y additionner les écarts dus aux couplages. On écrit alors la réactivité totale corrigée :

˜ρ = ρg+ ρc+ ρm+ ∆ρg+c+ ∆ρg+m+ ∆ρc+m

La courbe de la réactivité totale corrigée est nettement plus proche de 0 que la réactivité totale sans correction, bien qu’elle s’en écarte légèrement. Ce décalage peut s’expliquer par de nombreux facteurs comme le bore soluble qui n’est pas nul, mais égal à sa valeur à l’équilibre à puissance nominale. La concentration non nulle en bore soluble modifie l’effet modérateur et les couplages qui l’impliquent. La réactivité associée à l’effet modérateur devrait en toute rigueur être séparée en un effet de température et un effet de bore (Annexe A). Un autre facteur qui peut expliquer ce décalage est la différence de taux de combustion entre les diffé- rents assemblages (de lots différents), ce qui peut également induire un effet supplémentaire en réactivité.

Des différences sont finalement observables entre la réactivité due à l’effet des barres de commande calculée ici et l’efficacité intégrale des GCP obtenue en Fig. 2.8. En effet, pour établir l’efficacité intégrale, la position des GCP est modifiée sans tenir compte ni de la puissance ni des autres grandeurs physiques, la criticité du cœur n’est donc pas assurée. Pour établir la courbe de calibrage en revanche, la modification de la position des barres est déterminée pour compenser la variation de puissance, le cœur doit donc être critique à chaque étape.