Le développement de la stratégie de séparation des phénomènes et la connaissance des mesures disponibles permettent donc d’identifier les modèles qui pourront être validés et de choisir les transitoires adéquats pour cela.
III.4.1 Méthodologie de validation
En ce qui concerne les phénomènes neutroniques, seule la mesure de puissance du cœur peut être utilisée pour la validation. Pour la modélisation de la dépressurisation de l’hélium, seule la mesure de pression du circuit est disponible. Il s’agit alors de composer avec ces quelques mesures et éventuellement de proposer des mesures et expériences supplémentaires. On construit la démarche de validation progressive suivante, pour laquelle chaque étape doit être confirmée avant de passer à la suivante :
1. validation de la modélisation de la dépressurisation de l’hélium à partir de la mesure de pression d’hélium dans le circuit des barres transitoires sur des transitoires sans effet TOP ;
2. validation de la modélisation de l’insertion de réactivité (lien entre réactivité et masse volumique d’hélium dans les barres) sur des transitoires ne présentant aucune autre contre- réaction neutronique ;
3. en parallèle :
(a) validation de la modélisation de l’effet Doppler sur plusieurs transitoires avec plu- sieurs énergies déposées différentes, sans aucune autre contre-réaction, à partir de la puissance neutronique du cœur,
(b) validation de la modélisation de l’effet TOP sur plusieurs transitoires à partir de la pression d’hélium seule. La relation entre réactivité extérieure et densité d’hélium a en effet été validée en amont. On n’a à ce stade qu’à valider l’effet des réactions TOP sur la masse volumique d’hélium ;
4. validation de la modélisation de la contre-réaction liée à la dilatation de la gaine à partir de la mesure de puissance neutronique ;
5. validation de la modélisation de la contre-réaction modérateur à partir de la puissance neutronique.
L’évolution de la masse volumique étant précisément ce qu’il faut valider, elle dépend à la fois de la pression et de la température d’hélium. L’utilisation de la pression d’hélium seule est de ce fait insuffisante pour valider la modélisation de la dépressurisation des barres transitoires. Il se pourrait tout à fait que l’on obtienne un excellent accord sur la pression d’hélium, mais que la température soit mal calculée par l’outil de calcul. Cela biaiserait donc les étapes suivantes de la modélisation.
En parallèle de ce processus, la température de l’eau en sortie du cœur pourrait a priori être utilisée pour valider la modélisation des échanges thermiques paroi/fluide. Néanmoins, les différents effets de mélange avec la piscine au niveau de la zone de mélange (détaillés précédem- ment, cf. fig. III.1), l’incertitude intrinsèque importante du capteur ainsi que son éloignement avec le cœur seront des freins à la bonne mise en œuvre de la démarche pour la partie ther- mohydraulique. La méthodologie, toujours progressive, aurait cependant été la suivante, si des capteurs de température avaient été disponibles en sortie du cœur :
1. validation de la modélisation des échanges paroi-fluide monophasique en transitoire à partir des températures mesurées en entrée et en sortie ;
2. validation de la modélisation de l’ébullition nucléée en transitoire rapide pour des transi- toires où ce phénomène apparait, sans atteinte de flux critique ;
3. validation de la modélisation des transferts de chaleur paroi/fluide pour la configuration d’écoulement suivante etc.
En revanche, aucune mesure ne pourra aider à valider la modélisation des autres phénomènes thermohydrauliques (crossflows, échanges entre phases etc.). De la même façon, cette méthode fondée sur une mesure “globale” ne permettra pas de valider un modèle de flux critique. De même pour la thermomécanique, aucune mesure n’est disponible pour valider la déformation des structures et éventuellement l’interaction pastille-gaine dans le cœur. Les transferts thermiques conductifs (dans le combustible, le jeu, la gaine) sont bien connus et ne feront pas l’objet d’une validation. L’incertitude qui les entache provient de la méconnaissance de l’état des différents milieux à l’instant initial, par exemple la porosité du combustible, les éventuelles fissures, la composition et l’épaisseur du jeu pastille-gaine etc. Ces éléments seront pris en compte dans la propagation d’incertitudes présentée au chapitre VIII. Si le phénomène de dilatation des structures est assez bien connu (modulo le bon calcul des champs de température), l’interaction pastille-gaine ne l’est pas. Ce n’est pas un problème étant donné que ce phénomène n’est pas significatif dans le cœur nourricier de CABRI (cf. fig. III.2). Sa modélisation ne fera donc pas l’objet d’une validation.
III.4.2 Choix de la base de validation
Afin de choisir les transitoires utiles à chaque étape de validation, on utilise les critères de séparation résumés dans les tableaux III.1 et III.2, tracés sur la fig. III.2. Pour chaque étape de validation présentée en §III.4.1, plusieurs transitoires CABRI ont ainsi été sélectionnés puis tracés sur la figure III.2 et résumés dans le tableau III.3.
Tableau III.3 – Essais sélectionnés pour les différentes étapes de validation avec leurs princi- pales caractéristiques expérimentales
Essai Ed (MJ) LMH (ms) PHe (bar) Type hvanne (mm) Étape de validation
R1 0,14 Indéfinie 0,25 SD1 28,88 1. et 2. R2 0,31 Indéfinie 0,58 SD1 28,88 1. et 2. R3 0,53 Indéfinie 0,73 SD1 28,88 1. et 2. D1 9,26 165,8 1,20 SD1 28,88 1. et 3.a D2 72,8 18,0 2,60 SD1 28,88 1. et 3.a T1 119,0 33,5 7,00 SD2 3,81 1. et 3.b T2-D3 226,0 9,1 11,50 SD1 14,16 1. et 3.a, 3.b T3-D4 187,0 9,5 7,00 SD1 28,88 1. et 3.a, 3.b T4-D5 122,0 20,0 14,50 SD2 5,33 1. et 3.a, 3.b T5-D6 186,0 30,6 14,50 DD 3,81 | 28,88 1. et 3.a, 3.b
La modélisation de la dépressurisation sera validée sur tous les transitoires (étape 1.). Les transitoires “R” serviront à la validation de l’insertion de réactivité (étape 2. de la validation). Les transitoires “D” serviront à la validation de la modélisation de la contre-réaction Doppler (étape 3.a). Ceux nommés “T” serviront à la validation de la modélisation de l’effet TOP (étape 3.b). Malheureusement, la modélisation des autres contre-réactions risque d’être difficile à valider avec les essais disponibles. La fig. III.2 montre bien que même les transitoires les plus énergétiques ne satisfont pas le critère de significativité de la contre-réaction de dilatation de la gaine, ce même pour un jeu pastille-gaine à froid de 50 µm seulement (lignes en pointillés). On ne peut donc véritablement pas espérer valider non plus, de ce fait, la modélisation de la contre-réaction modérateur, plus tardive et d’importance encore moindre.
Afin d’appliquer la même démarche sur les phénomènes thermohydrauliques, il manque dans le cœur des mesures locales (de température de gaine, de débit, etc.).
Ces dernières étapes ont permis d’établir la liste des phénomènes pouvant être validés sépa- rément, de construire la méthodologie de validation et de choisir, parmi les essais disponibles,
ceux qui constitueront une base de validation. Ils ont été choisis afin de couvrir la dispersion de l’ensemble des transitoires CABRI en énergie et en réactivité extérieure. Il s’agit donc main- tenant d’élaborer une modélisation des transitoires CABRI-RIA. Pour cela, il est nécessaire de choisir un outil de calcul capable de modéliser suffisamment finement (en accord avec la préci- sion des mesures disponibles pour la validation) les phénomènes physiques identifiés à l’aide de la démarche PIRT (cf. II.2) comme étant significatifs .