Published November 10, 2011 | Version v1
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Multi-resolution and multi-scale simulation of the thermal hydraulics in fast neutron reactor assemblies

Description

The present work is devoted to a multi-scale numerical simulation of an assembly of fast neutron reactor. In spite of the rapid growth of the computer power, the fine complete CFD of a such system remains out of reach in a context of research and development. After the determination of the thermalhydraulic behaviour of the assembly at the macroscopic scale, we propose to carry out a local reconstruction of the fine scale information. The complete approach will require a much lower CPU time than the CFD of the entire structure. The macro-scale description is obtained using either the volume averaging formalism in porous media, or an alternative modeling historically developed for the study of fast neutron reactor assemblies. It provides some information used as constraint of a down-scaling problem, through a penalization technique of the local conservation equations. This problem lean on the periodic nature of the structure by integrating periodic boundary conditions for the required microscale fields or their spatial deviation. After validating the methodologies on some model applications, we undertake to perform them on 'industrial' configurations which demonstrate the viability of this multi-scale approach. (author)

Abstract (French)

Ce travail de these poursuit l'objectif d'une simulation numerique multiechelle d'un assemblage de reacteur a neutrons rapides. Malgre la puissance croissante des ordinateurs, la CFD fine complete d'un tel systeme demeure extremement couteuse dans un contexte de recherche et developpement. Nous proposons alors, une fois determine le comportement thermohydraulique moyen de l'assemblage, de reconstruire localement l'information aux fines echelles, l'ensemble de la demarche requerant un temps de calcul bien moindre qu'une simulation de la totalite de la structure. La description a l'echelle moyenne est obtenue soit par le formalisme de prise de moyenne volumique en milieu poreux, soit via une approche alternative historiquement developpee pour les assemblages de RNR-Na. Elle fournit des informations utilisees comme contraintes d'un sous-probleme de raffinement d'echelle, par l'intermediaire d'une technique de penalisation des equations de conservation locales. Ce sous-probleme exploite le caractere periodique de la structure en s'appuyant sur des conditions aux limites de periodicite des champs recherches ou de leur deviation spatiale. Apres validation des methodologies sur des applications modeles, nous entreprenons leur mise en oeuvre sur des configurations 'industrielles' qui demontrent la viabilite de cette approche multiechelle

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Original title (French)
Simulation multiresolution et multiechelle de la thermohydraulique des assemblages de reacteur a neutrons rapides

Publishing Information

Imprint Pagination
200 p.
Report number
FRCEA-TH--3664

Optional Information

Notes
124 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the 'INIS contacts' section of the INIS-NKM website for current contact and E-mail addresses: http://www.iaea.org/INIS/contacts/