This Master’s thesis took the form of a 6-month internship at ASNR, the French referent organism for nuclear safety and radiation protection. ASNR is currently developing a modern multi-physics nuclear calculation tool, ANTARES, which purpose is to better simulate incident core configurations of PWR reactors, with coupled neutronics and thermo-hydraulics computations ; and to give ASNR new and proper calculation tool for safety studies. In this context, the internship happened at the beginning of the experimental validation process of ANTARES. In this phase, the code is tested and its results are compared to experimental ones. The SPERT III American experimental program was used as an experimental reference in this perspective. The goal of the internship was to implement a couple SPERT III test cases into ANTARES, in order to get some first elements of comparison with the experience, and to understand the difficulties to overcome in the process of the implementation. Four SPERT III rod ejection transient test-cases, selected for their representativity, were successfully implemented into ANTARES, and a trial and error process of parameter tuning and general setting inside the code was carried out. As a result, for each test-case, the simulated power peak was compared to the experimental one, giving rather satisfactory performance. Complementarily, a sensitivity analysis was performed, to better understand the influence of certain initial conditions and parameters on the results obtained with ANTARES. As a preliminary experimental validation study for ANTARES, the internship gave some elements. In continuation of the experimental validation of ANTARES, after the end of the internship, the results already obtained may be refined by deeply checking the tuning of the code parameters, and more test-cases should be implemented to obtain more elements of comparison with the experience.

Questa tesi di Laurea Magistrale ha preso la forma di uno stage di 6 mesi presso l'ASNR, l'organismo francese di riferimento per la sicurezza nucleare e la radioprotezione. L'ASNR sta attualmente sviluppando un strumento di calcolo nucleare multi-fisico moderno, ANTARES, il cui scopo è quello di simulare meglio le configurazioni di incidente di nocciolo di reattori PWR, con calcoli accoppiati di neutronica e termoidraulica; e di fornire all'ASNR un nuovo e adeguato strumento di calcolo per gli studi di sicurezza. In questo contesto, lo stage è avvenuto all'inizio del processo di validazione sperimentale di ANTARES. In questa fase, il codice viene testato e i suoi risultati vengono confrontati con quelli sperimentali. Il programma sperimentale americano SPERT III è stato utilizzato come riferimento sperimentale in questa prospettiva. L'obiettivo dello stage è stato quello di implementare un paio di test-case di SPERT III in ANTARES, al fine di ottenere alcuni primi elementi di confronto con l'esperienza, e di comprendere le difficoltà da superare nel processo di implementazione. Quattro casi-test SPERT III di transitorio di espulsione di asta di controllo, selezionati per la loro rappresentatività, sono stati implementati in ANTARES, ed è stato effettuato un processo di prova ed errore di regolazione dei parametri e di impostazione generale all'interno del codice. Di conseguenza, per ogni caso di prova, il picco di potenza simulato è stato confrontato con quello sperimentale, ottenendo prestazioni abbastanza soddisfacenti. Inoltre, è stata eseguita un'analisi di sensibilità, per comprendere meglio l'influenza di alcune condizioni e parametri iniziali sui risultati ottenuti con ANTARES. Come studio preliminare di validazione sperimentale per ANTARES, lo stage ha fornito alcuni elementi. Nel prosieguo della validazione sperimentale di ANTARES, dopo la fine dello stage, i risultati già ottenuti potranno essere affinati verificando a fondo la messa a punto dei parametri del codice, e dovranno essere implementati altri casi-test per ottenere maggiori elementi di confronto con l'esperienza.

Analysis of the SPERT-III E benchmark and validation of the multi-physics simulation code ANTARES

MARTINI, ANTOINE MICHEL PHILIPPE MARIE
2024/2025

Abstract

This Master’s thesis took the form of a 6-month internship at ASNR, the French referent organism for nuclear safety and radiation protection. ASNR is currently developing a modern multi-physics nuclear calculation tool, ANTARES, which purpose is to better simulate incident core configurations of PWR reactors, with coupled neutronics and thermo-hydraulics computations ; and to give ASNR new and proper calculation tool for safety studies. In this context, the internship happened at the beginning of the experimental validation process of ANTARES. In this phase, the code is tested and its results are compared to experimental ones. The SPERT III American experimental program was used as an experimental reference in this perspective. The goal of the internship was to implement a couple SPERT III test cases into ANTARES, in order to get some first elements of comparison with the experience, and to understand the difficulties to overcome in the process of the implementation. Four SPERT III rod ejection transient test-cases, selected for their representativity, were successfully implemented into ANTARES, and a trial and error process of parameter tuning and general setting inside the code was carried out. As a result, for each test-case, the simulated power peak was compared to the experimental one, giving rather satisfactory performance. Complementarily, a sensitivity analysis was performed, to better understand the influence of certain initial conditions and parameters on the results obtained with ANTARES. As a preliminary experimental validation study for ANTARES, the internship gave some elements. In continuation of the experimental validation of ANTARES, after the end of the internship, the results already obtained may be refined by deeply checking the tuning of the code parameters, and more test-cases should be implemented to obtain more elements of comparison with the experience.
Forestier, Marc
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
22-lug-2025
2024/2025
Questa tesi di Laurea Magistrale ha preso la forma di uno stage di 6 mesi presso l'ASNR, l'organismo francese di riferimento per la sicurezza nucleare e la radioprotezione. L'ASNR sta attualmente sviluppando un strumento di calcolo nucleare multi-fisico moderno, ANTARES, il cui scopo è quello di simulare meglio le configurazioni di incidente di nocciolo di reattori PWR, con calcoli accoppiati di neutronica e termoidraulica; e di fornire all'ASNR un nuovo e adeguato strumento di calcolo per gli studi di sicurezza. In questo contesto, lo stage è avvenuto all'inizio del processo di validazione sperimentale di ANTARES. In questa fase, il codice viene testato e i suoi risultati vengono confrontati con quelli sperimentali. Il programma sperimentale americano SPERT III è stato utilizzato come riferimento sperimentale in questa prospettiva. L'obiettivo dello stage è stato quello di implementare un paio di test-case di SPERT III in ANTARES, al fine di ottenere alcuni primi elementi di confronto con l'esperienza, e di comprendere le difficoltà da superare nel processo di implementazione. Quattro casi-test SPERT III di transitorio di espulsione di asta di controllo, selezionati per la loro rappresentatività, sono stati implementati in ANTARES, ed è stato effettuato un processo di prova ed errore di regolazione dei parametri e di impostazione generale all'interno del codice. Di conseguenza, per ogni caso di prova, il picco di potenza simulato è stato confrontato con quello sperimentale, ottenendo prestazioni abbastanza soddisfacenti. Inoltre, è stata eseguita un'analisi di sensibilità, per comprendere meglio l'influenza di alcune condizioni e parametri iniziali sui risultati ottenuti con ANTARES. Come studio preliminare di validazione sperimentale per ANTARES, lo stage ha fornito alcuni elementi. Nel prosieguo della validazione sperimentale di ANTARES, dopo la fine dello stage, i risultati già ottenuti potranno essere affinati verificando a fondo la messa a punto dei parametri del codice, e dovranno essere implementati altri casi-test per ottenere maggiori elementi di confronto con l'esperienza.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10589/240988