Accidents graves de réacteurs nucléaires : résolution numérique des systèmes complexes

 

Ce travail de thèse présente la résolution numérique partitionnée et synchronisée des systèmes complexes survenant lors de la simulation d'accidents graves dans les réacteurs à eau légère au sein de la plate-forme logicielle CEA procor.

 

La simulation d'accidents graves se fait par la résolution de systèmes complexes constitués des différents phénomènes physiques couplés apparaissant dans le réacteur nucléaire.

 

Les phénomènes sont multi-physiques, par exemple la neutronique, la thermo-hydraulique, la thermochimie, la mécanique, etc., et multi-échelles avec des temps caractéristiques allant de la seconde à l'année, et des masses allant du gramme à plusieurs tonnes. De plus, le manque de données et de connaissances phénoménologiques font que la modélisation des différents phénomènes, encore incertaine, est en constante évolution. Enfin, les modèles à états du système peuvent déclencher des événements de changement d'état associés à des discontinuités.

Permettant de traiter chaque modèle avec une résolution numérique adaptée au phénomène sous-jacent et offrant modularité et évolutivité des modèles, l'approche partitionnée de résolution des systèmes complexes est par conséquent particulièrement adaptée au contexte des accidents graves. Cette approche propose des algorithmes partitionnés de résolution des problèmes couplés associés aux systèmes complexes permettant, en faisant le bon choix de l'algorithme, de retrouver la précision d'une résolution monolithique.

 

Dans ce travail, un formalisme de représentation des systèmes complexes a été proposé. Les algorithmes partitionnés ont été étudiés et adaptés pour la résolution de ces systèmes. Un algorithme de synchronisation sur les événements des modèles du système a été proposé. Une architecture logicielle de couplage, dans laquelle ont été intégrés les différents algorithmes de partitionnement et de synchronisation, a été ajoutée à la plate-forme procor. Des résultats numériques sur des couplages d'importance pour les accidents graves et sur des cas industriels viennent valider et montrer le potentiel des algorithmes implémentés.