La plateforme logicielle FUEL+
L’objectif de la plateforme logicielle FUEL+ est de modéliser le comportement du combustible nucléaire en fonctionnement normal, incidentel et accidentel ainsi que lors de son entreposage en piscine de désactivation et de son transport pour retraitement. Pour cela elle modélise l’ensemble des phénomènes thermomécanique, thermochimique et thermohydraulique intervenant dans et autour du combustible nucléaire et de sa gaine à l’échelle du crayon combustible, de l’assemblage ou du cœur du réacteur.
Les logiciels de la plateforme, tous développés par l’IRSN, sont FIRST, SCANAIR, CIGALON, DRACCAR et SHOWBIZ :
- le logiciel FIRST (Fuel Irradiation in Reactor, Storage and Transport) modélise le comportement thermomécanique des crayons de combustible lors du fonctionnement normal ;
- le logiciel SCANAIR (Système de Codes pour l’ANalyse d’Accidents d’Insertion de Réactivité) modélise le comportement thermomécanique d’un crayon de combustible au cours d’un transitoire d’insertion de réactivité (RIA) et l’évaluation son risque de rupture ;
- le logiciel CIGALON (Consequences of an Interaction: Governing but Approximate Laws for 1st Order Numerics) modélise l'interaction combustible-réfrigérant consécutif à l’éjection de combustible suite à un accident d’insertion de réactivité (RIA) ;
- le logiciel DRACCAR (Déformation et Renoyage d'un Assemblage de Crayons Combustibles pendant un Accident de Refroidissement) modélise en 3 dimensions le comportement thermomécanique et la fragilisation d’un crayon et le renoyage, d’un assemblage ou d’un cœur de réacteur au cours d’un accident de perte de refroidissement primaire (APRP) dans le cœur d’un réacteur nucléaire ou dans la piscine de désactivation du réacteur ;
- le logiciel SHOWBIZ (Studying Hydrogen and Oxygen Weakening Behavior In Zirconium) modélise en 3 dimensions et de manière fine le comportement mécanique et la fragilisation chimique d’une gaine de crayon de combustibles lors d’un accident d’insertion de réactivité (RIA), d’un accident de perte de refroidissement primaire (APRP) ou dans la piscine de désactivation du réacteur ainsi que durant le transport et l’entreposage.
La plateforme logicielle FUEL+ intègre également un ensemble d’outils périphériques développés à l’IRSN tel que le gestionnaire de base de données ODESSA (Organization of Data Exchanges in Scientific Software Architectures), qui offre des outils informatiques performants de pré et post-traitement, de couplage entre logiciels ainsi que la possibilité de réaliser simplement et efficacement des études de sensibilité ou de propagation d’incertitudes.
L’ensemble des logiciels de la plateforme utilisent également la base de données de propriétés et de lois de comportement matériaux MDB (Material Data Bank) développée par l’IRSN.
Outre le fait de rassembler plusieurs logiciels s’intéressant au comportement du combustible au sein d’une même plateforme, l’objectif de FUEL+ est de :
- Permettre des chainages ou couplages naturels entre logiciels de la plateforme afin d’étudier le comportement combustible à différentes échelles temporelles et/ou spatiales.
- Mutualiser les modèles physiques afin d’étendre les possibilités de modélisation des logiciels, de faciliter leur validation et maintenance,
- Mutualiser les nouveaux développements, notamment vis-à-vis de nouveaux concepts de combustible et de gainage,
Les principaux programmes expérimentaux utilisés à des fins de modélisation ou de validation de modèles dans le domaine d’application de FUEL+ sont le programme CIP pour les accidents de type RIA, le programme PERFROI pour les accidents de type APRP en réacteur et le programme DENOPI pour les accidents de perte de refroidissement en piscine de stockage de réacteur.