Collège militaire royal du Canada

Énergie et science nucléaire

Simulation par méthodes de Monte Carlo du réacteur nucléaire Slowpoke-2 à combustible à uranium faiblement enrichi avec le code MCNP 4A

par : Dr. Hugues W. Bonin et Lt(N) Martin Pierre

La disponibilité du code numérique MCNP 4A basé sur les méthodes de Monte Carlo a rendu possible la simulation du réacteur nucléaire SLOWPOKE-2 alimenté à l'uranium faiblement enrichi à partir d'une approche probabilistique. Le coeur du réacteur et son environnement peuvent être modélisés en trois dimensions avec moult détails explicites dans la représentation. La simulation avec MCNP 4A a permis d'obtenir des améliorations importantes sur les tentatives antérieures de modéliser le réacteur SLOWPOKE-2, avec l'écart entre les valeurs calculées et expérimentales de la réactivité excédentaire à 20ºC réduit à seulement 0.2 mk. L'analyse suggère que l'erreur sur la réactivité excédentaire calculée avec MCNP 4A se situe entre 1 et 2 mk.

Le réacteur SLOWPOKE-2 a été ensuite simulé avec son unique barre de contrôle à différentes positions d'insertion dans le coeur. La réactivité de la barre de contrôle fut calculée à 7.85 mk, seulement 2.4 mk au-dessus de la valeur mesurée. MCNP 4A a été utilisé ensuite pour prédire les effets sur la réactivité excédentaire dus à la température du réacteur. Même si la sûreté inhérente du réacteur SLOWPOKE-2 fut nettement confirmée par la simulation, la dépendance de la réactivité excédentaire sur la température n'a pas pu être calculée avec une précision suffisante, à cause surtout du manque de valeurs précises des sections efficaces dans la banque de données disponible au moment de ce travail. Le potentiel de MCNP 4A est néanmoins clairement démontré pour la simulation du réacteur SLOWPOKE-2 alimenté à l'uranium faiblement enrichi, et même plus lorsque les sections efficaces qui manquent présentement deviendront disponibles pour les basses températures qui caractérisent le fonctionnement du réacteur.

Schéma du coeur du réacteur SLOWPOKE-2

Représentation du réacteur SLOWPOKE-2 utilisée dans le logiciel MCNP 4A

EXEMPLES DE PUBLICATIONS:

J.R.M. Pierre & H.W. Bonin, « LEU-Fueled SLOWPOKE-2 Modeling with MCNP 4A »;, Compte-rendus de la 17^ième Conférence annuelle de la Société Nucléaire Canadienne, Frédéricton, Nouveau-Brunswick, 9-12 juin 1996, Vol. 1, Session B.1.
J.R.M. Pierre & H.W. Bonin, « Monte-Carlo Simulation of the LEU-Fueled SLOWPOKE-2 Nuclear Reactor Using MCNP 4A », Nuclear Technology, Vol. 125, No. 1, jan 1999, pp. 1-12.
J.R.M. Pierre, « Mathematical Modelling of the SLOWPOKE-2 Nuclear Reactor at RMC Using Monte-Carlo Methods », thèse de maîtrise, Collège militaire royal du Canada, Kingston, Ontario, avril 1996.