EMN - Ecole des Mines de Nantes

Contexte

L'UV "Neutronique" de l'option est une partie essentielle de la physique des réacteurs et a pour objectif la compréhension et l'application par les élèves des principes du transport des neutrons présidant au fonctionnement d'un coeur de réacteur nucléaire. Les points clés abordés dans cette UV concerneront la théorie du transport des neutrons, l'approximation de la théorie de la diffusion, le ralentissement et la thermalisation des neutrons dans divers milieux, l'étude de la criticité du réacteur, la cinétique dynamique et la stabilité des réacteurs. La partie "Simulations neutroniques pour le coeur" s'articule autour de TPs visant à faire comprendre aux élèves les mécanismes mis en jeu dans un cour de réacteur à travers le code de simulation Monte-Carlo MNCP.

Objectifs

Objectifs généraux

A l'issue de l'UV, les élèves ingénieurs, devront savoir mener des calculs simples mais adaptés à toute situation pour prédire l'impact de différents paramètres sur le bilan de réactivité d'un réacteur, comprendre le déroulement de situations accidentelles. La maîtrise de la neutronique à l'issue du cours devra être suffisante pour être capable de transposer ces connaissances à différents types de réacteurs, y compris à la conception de futurs réacteurs.

Competences requises

Compétences requises

- Physique subatomique
- Physique statistique
- Réactions nucléaires avec les neutrons: Fission, Capture, Diffusion élastique, Résonance
- Bases de Neutronique : Ralentissement, Formule des 4 facteurs, neutrons retardés, approximation de la diffusion
- Eléments de base du fonctionnement d'un réacteur
- Simulation des systèmes complexes avec des méthodes Monte-Carlo

Unites de valeurs cibles

Codes UVs cibles

ST111RI GS1/UV Physique des rayonnements ionisants
ST212UR GS1/ UV Physique à l'usage des réacteurs
ST312PN GS1/ UV Recherche et développement en physique nucléaire

UVs cibles

ST321CR GS2/UV Conception et Exploitation des reacteurs
cours surete dans ST421SD GS2/UV Surete, combustible et demantelement
FEM22PE GS2/Projet de fin d'etudes

Contenu et organisation pedagogique

Contenu de l'UV

a) Neutronique (50h)
- Rappels de GS1 : Physique nucléaire, Ralentissement, Equations de Bateman, formule des 4 facteurs et fuites, Cinétique ponctuelle et dynamique
- Approfondissement ralentissement et thermalisation, milieu sans absorption et milieu absorbant
- Diffusion à 1 groupe
- Diffusion multi groupe
- Evolution du combustible : inventaire, empoisonnement
- Effets de température
- Equation de Boltzmann et schéma de calculs

b) Simulations neutroniques pour le coeur (40h)
- Introduction. Méthodes de simulation de réacteur: méthodes Monte-Carlo et méthodes déterministes. Code statique et code d'évolution. Présentation du code Monte Carlo MCNP
- Travaux pratiques sur le code MCNP : aborder et illustrer les notions du cours tout en apprenant a manier/maîtriser MCNP : construction d'un réseau, effet Doppler, kcode et kinf/keff, effet des poisons, coefficients de réactivité (vide, température), neutrons retardés, évolution...
- TP SIMBA, EAMEA Cherbourg

Supports pédagogiques

Transparents de cours et sujets de TPs, formulaires disponibles sur Campus
Livres, disponibles au centre de documentation :
- Précis de Neutronique, Paul Reuss
- Exercices de Neutronique de Paul Reuss
- Introduction à la cinétique des réacteurs nucléaires, Daniel Rozon
- Physique des réacteurs nucléaires, Robert Barjon
- Traité de neutronique, Jean Bussac et Paul Reuss
- Nuclear Reactor Physics, G. M. Stacey

Nombre d'évaluations

9