Les analystes en thermohydraulique de LNC démontrent une fois de plus la valeur du laboratoire nucléaire national du Canada grâce à leurs efforts inédits en modélisation thermohydraulique avancée pour des concepts novateurs de PRM. L’équipe utilise des simulations informatiques couplées avancées pour obtenir des renseignements détaillés sur les caractéristiques de l’écoulement des fluides et du transfert de chaleur des microréacteurs et des PRM à l’échelle du réseau, afin de soutenir leur sécurité et leur performance. Leur travail a été déterminant dans le développement de capacités de modélisation multiphysique tridimensionnelle et de codes informatiques avancés capables de prendre en compte les rétroactions thermohydrauliques et neutroniques lors de scénarios d’accident. Plus récemment, ils ont validé avec succès les mesures obtenues à partir d’une installation d’essai intégrale (un dispositif expérimental) d’un concept de réacteur prismatique refroidi au gaz à l’échelle réduite, démontrant une plus grande précision dans la modélisation des scénarios de sécurité des réacteurs.
« Bien que la taille et la modularité contribuent à la popularité des PRM, ces nouveaux designs présentent aux scientifiques quelques défis techniques », explique la Dre Krishna Podila, analyste en thermohydraulique, LNC. « L’un des principaux objectifs consiste à s’assurer que les outils et méthodes informatiques peuvent être utilisés de manière fiable pour atteindre les objectifs de conception et de sécurité dans des scénarios d’accident. Nous avons affaire à des systèmes compacts et hautement intégrés avec de nombreux concepts proposés pour le déploiement, nécessitant une simulation beaucoup plus intensive sur le plan informatique pour modéliser les multiples processus physiques qui interagissent simultanément. »
Le développement par l’équipe d’un tel code informatique avancé fait partie du Plan de travail fédéral en sciences et technologies nucléaires d’Énergie atomique du Canada limitée – le projet en cours intitulé « Développement d’une approche innovante pour la modélisation et la simulation de micro-réacteurs avancés pour la sécurité et l’homologation ». Dans le cadre de ce projet en particulier, ils ont réussi à coupler un code tridimensionnel de dynamique numérique des fluides : Siemens STAR-CCM+ avec le code thermohydraulique du système unidimensionnel de LNC : ARIANT pour réaliser des analyses thermohydrauliques couplées. Et ils y sont parvenus en tirant parti de l’installation informatique haute performance interne de CNL (ATHENA), surmontant plusieurs défis liés à la stabilité de la solution (la fiabilité des codes) et à la précision cruciale pour l’application de simulations couplées dans l’optimisation de la conception des réacteurs actuels et de prochaine génération.
« Le déploiement des PRM nécessitera éventuellement des analyses de sécurité et d’homologation, et ce travail actuel nous rapproche beaucoup plus de l’élaboration des codes de sécurité des réacteurs qui peuvent être utilisés pour mieux comprendre les phénomènes clés et guider les expériences », explique M. Podila. « C’est très excitant de voir le Canada tracer sa place à l’échelle mondiale dans la modélisation thermohydraulique des réacteurs de prochaine génération. »
Grâce à la réalisation de ces efforts inédits, LNC a pu accroître sa visibilité auprès d’autres laboratoires nationaux et d’experts dans le domaine de la thermohydraulique. Cela a également mené à la participation du Canada en tant que membre à part entière au Generation-IV Forum (GIF) sur le test de performances de méthodes de calcul et de validation pour les très hautes températures (CMVB). GIF est une coopérative internationale axée sur le développement de la recherche nécessaire pour tester la faisabilité et la performance des systèmes nucléaires de quatrième génération, qui comprennent les PRM.
Dans la prochaine étape, l’équipe de thermohydraulique testera la suite de codes de modélisation couplés pour des problèmes jugés très importants pour la sécurité des réacteurs, dans le cadre d’un test de performance international en thermohydraulique coorganisé par LNC et d’autres laboratoires nucléaires internationaux de premier plan sous l’égide de l’Organisation de coopération et de développement économiques et l’Agence pour l’énergie nucléaire.
