Physique associée au contrôle et à la sûreté des systèmes hybrides
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Regarding nuclear waste management, ADS can be considered as large minor actinides burners. In a first part, a critical analysis of different reactor types shows that fast spectrum, helium coolant and nitride fuel, containing 100% minor actinides, agree perfectly with the high transmutation requirements of ADS. The control and safety demonstration of this system represents the main purpose of this study. Understanding spatial and dynamic behavior of ADS flux is absolutely necessary. For this purpose, we have defined an indicator to quantify spatial decoupling. It shows, on the one hand, point kinetic deficiency to study local transients, and on the other hand, perturbations propagation differences between ADS and critical cores. Then, in a more concrete approach, accidental sequences (source transient, beam defocalisation, reactivity insertions, loss of flow, depressurization) are evaluated for this core, strongly loaded with minor actinides. It is shown that the automatic beam shutdown leads to preserve large safety margins for all studied transients. The accelerator emergency stop is induced by an unexpected evolution of the core control parameters. These parameters, except reactivity, can be directly measured in subcritical systems like in critical ones. Concerning reactivity, we suggest a new method for its absolute determination in ADS : at the time of reactor startup, the reactivity must be calibrated by coupling two methods of relative reactivity measurements (pulsed source and Approached Source Multiplication) for successive subcritical levels. After that, the on-line follow-up of reactivity is obtained from this calibration like in a critical core.
Abstract FR:
Dans le cadre du retraitement des déchets radioactifs, les ADS sont à considérer en tant qu'incinérateurs massifs d'actinides mineurs. Dans une première partie, l'analyse critique des différentes filières nucléaires montre qu'un spectre rapide, un caloporteur hélium et un combustible nitrure chargé à 100 % d'actinides mineurs, répondraient idéalement aux exigences de transmutation massive des ADS. La démonstration du contrôle et de la sûreté de ces systèmes représente l'objectif majeur de cette étude. Tout d'abord, la compréhension du comportement dynamique et spatial du flux dans les ADS est indispensable. Nous avons donc défini un indicateur permettant la quantification des découplages spatiaux. Il met en évidence les insuffisances de la cinétique point pour l'étude de transitoires très localisés, et les différences de propagation des perturbations dans les ADS et les cœurs critiques. Puis, plus concrètement, les conséquences de situations accidentelles (transitoire de source, défocalisation de faisceau, insertion de réactivité, perte de débit et dépressurisation) sont évaluées dans ces cœurs massivement chargés en actinides mineurs. On montre alors que la coupure automatique de faisceau répond à l'ensemble des transitoires étudiés, en préservant des marges de sûreté importantes. L'arrêt d'urgence de l'accélérateur est alors initié par une évolution anormale des paramètres de contrôle du cœur. Ceux-ci, à l'exception de la réactivité, peuvent être mesurés en sous critique comme en critique. En ce qui concerne la réactivité, nous proposons une méthode permettant sa détermination absolue dans les ADS : lors du démarrage du réacteur, la réactivité doit être étalonnée en couplant deux méthodes relatives de mesure de la réactivité (Source Pulsée et Multiplication de Source Approchée) pour plusieurs niveaux de sous criticité successifs. Par la suite, le suivi en ligne de la réactivité à partir de l'étalon initial est réalisé de façon analogue aux cœurs critiques.