“reuss” — 2007/1/9 — 17:32 — page 98 — #112
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L’épopée de l’énergie nucléaire
les physiciens du CEA qui ont lancé, à la fin de la décennie 1960, le développement du
code APOLLO : ce code devra permettre, affirment-ils, de traiter toutes les filières.
Cette ambition d’un code unique, toutefois, ne se réalisera que partiellement : APOLLO
ne servira, en effet, pratiquement que pour les réacteurs à eau
20 car, d’une part, il n’y a
presque plus de calcul de réacteurs à graphite et à eau lourde à effectuer avec l’abandon
de ces filières (les codes traditionnels suffiront pour les quelques calculs restant à faire)
et, d’autre part, les physiciens des réacteurs à neutrons rapides restent à part. Il y a à cela
plusieurs raisons : historiques (les équipes respectives des développements de codes sont
dans des unités différentes), géographiques (ces équipes sont localisées pour l’essentiel à
Saclay pour la filière « eau » et à Cadarache pour la filière « rapide ») et physiques (les
phénomènes importants à détailler ne sont pas les mêmes dans les réacteurs à neutrons
thermiques et dans les réacteurs à neutrons rapides).
Avec les contraintes de confidentialité du contexte industriel, APOLLO restera un code
essentiellement français ; outre le CEA, ses principaux utilisateurs seront EdF et Framatome. À la fin des années 1970, il sera progressivement supplanté par APOLLO-2, un
code entièrement nouveau, nécessité par l’évolution des méthodes de programmation et
les calculs plus ambitieux que veulent faire les ingénieurs. En revanche, le code équivalent
pour les réacteurs à neutrons rapides, ECCO (European Cell Code) sera développé dans
un contexte européen.
Il faut toutefois remarquer qu’on est, même aujourd’hui, encore très loin d’un calcul
totalement numérique d’un réacteur qui nécessiterait sans doute des millénaires en temps
d’ordinateur si l’on voulait prendre en compte dans le détail toutes les variables nécessaires pour décrire un flux neutronique (trois variables d’espace, trois variables pour la
vitesse et le temps) ! Si on a pu abandonner une partie de la modélisation, il en reste
encore passablement
21 .
Est-il souhaitable d’aller encore plus loin dans la voie du numérique au détriment des
modélisations basées sur la physique ? Il est clair que la tendance va dans ce sens et que
les ingénieurs sont de plus en plus exigeants : il est frappant de constater que la durée des
calculs qu’ils passent sur ordinateur ne se réduit pas avec l’augmentation des capacités
des machines mais, au contraire, s’accroît : leur exigence dans le détail des descriptions
qu’ils souhaitent prendre en compte avance plus vite que l’accroissement de puissance des
ordinateurs ! Il faut dire que le fait d’avoir à disposition des machines non pas centralisées
mais dispersées dans tous les bureaux pousse dans ce sens. Par exemple, les calculs MonteCarlo de neutronique, extrêmement « gourmands » en temps de calcul si l’on recherche
une bonne précision, deviennent de plus en plus usuels. Plutôt que d’éteindre l’ordinateur
avant de quitter son bureau, il est tentant de lancer un gros calcul pour en récupérer les
résultats le lendemain matin, voire au bout d’un week-end ou même d’une quinzaine de
vacances !
20 Notons toutefois qu’APOLLO est aussi très utilisé dans les études du risque de criticité : l’état critique est
recherché dans les réacteurs mais doit être absolument évité dans les autres installations du cycle du combustible : fabrication, retraitement, transports et entreposages ! L’étude du risque de criticité est un volet important
des études de sûreté de ces intallations.
21 Pour reprendre le même exemple, le problème de l’absorption résonnante : même s’il s’appuie sur une
description détaillée des résonances, le calcul reste basé sur un modèle, dit « Livolant-Jeanpierre », passant par
des pré-tabulations et des équivalences entre les cas pré-tabulés et les cas réels. Autre exemple : on n’est sans
doute pas près d’abandonner le « paradigme » de la neutronique consistant, pour le simplifier, à décomposer en
deux étapes le calcul d’un réacteur : d’abord le calcul relativement détaillé de la maille élémentaire, l’assemblage
de combustible ; ensuite le calcul du cœur complet avec une modélisation beaucoup plus grossière.
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L’épopée de l’énergie nucléaire
les physiciens du CEA qui ont lancé, à la fin de la décennie 1960, le développement du
code APOLLO : ce code devra permettre, affirment-ils, de traiter toutes les filières.
Cette ambition d’un code unique, toutefois, ne se réalisera que partiellement : APOLLO
ne servira, en effet, pratiquement que pour les réacteurs à eau
20 car, d’une part, il n’y a
presque plus de calcul de réacteurs à graphite et à eau lourde à effectuer avec l’abandon
de ces filières (les codes traditionnels suffiront pour les quelques calculs restant à faire)
et, d’autre part, les physiciens des réacteurs à neutrons rapides restent à part. Il y a à cela
plusieurs raisons : historiques (les équipes respectives des développements de codes sont
dans des unités différentes), géographiques (ces équipes sont localisées pour l’essentiel à
Saclay pour la filière « eau » et à Cadarache pour la filière « rapide ») et physiques (les
phénomènes importants à détailler ne sont pas les mêmes dans les réacteurs à neutrons
thermiques et dans les réacteurs à neutrons rapides).
Avec les contraintes de confidentialité du contexte industriel, APOLLO restera un code
essentiellement français ; outre le CEA, ses principaux utilisateurs seront EdF et Framatome. À la fin des années 1970, il sera progressivement supplanté par APOLLO-2, un
code entièrement nouveau, nécessité par l’évolution des méthodes de programmation et
les calculs plus ambitieux que veulent faire les ingénieurs. En revanche, le code équivalent
pour les réacteurs à neutrons rapides, ECCO (European Cell Code) sera développé dans
un contexte européen.
Il faut toutefois remarquer qu’on est, même aujourd’hui, encore très loin d’un calcul
totalement numérique d’un réacteur qui nécessiterait sans doute des millénaires en temps
d’ordinateur si l’on voulait prendre en compte dans le détail toutes les variables nécessaires pour décrire un flux neutronique (trois variables d’espace, trois variables pour la
vitesse et le temps) ! Si on a pu abandonner une partie de la modélisation, il en reste
encore passablement
21 .
Est-il souhaitable d’aller encore plus loin dans la voie du numérique au détriment des
modélisations basées sur la physique ? Il est clair que la tendance va dans ce sens et que
les ingénieurs sont de plus en plus exigeants : il est frappant de constater que la durée des
calculs qu’ils passent sur ordinateur ne se réduit pas avec l’augmentation des capacités
des machines mais, au contraire, s’accroît : leur exigence dans le détail des descriptions
qu’ils souhaitent prendre en compte avance plus vite que l’accroissement de puissance des
ordinateurs ! Il faut dire que le fait d’avoir à disposition des machines non pas centralisées
mais dispersées dans tous les bureaux pousse dans ce sens. Par exemple, les calculs MonteCarlo de neutronique, extrêmement « gourmands » en temps de calcul si l’on recherche
une bonne précision, deviennent de plus en plus usuels. Plutôt que d’éteindre l’ordinateur
avant de quitter son bureau, il est tentant de lancer un gros calcul pour en récupérer les
résultats le lendemain matin, voire au bout d’un week-end ou même d’une quinzaine de
vacances !
20 Notons toutefois qu’APOLLO est aussi très utilisé dans les études du risque de criticité : l’état critique est
recherché dans les réacteurs mais doit être absolument évité dans les autres installations du cycle du combustible : fabrication, retraitement, transports et entreposages ! L’étude du risque de criticité est un volet important
des études de sûreté de ces intallations.
21 Pour reprendre le même exemple, le problème de l’absorption résonnante : même s’il s’appuie sur une
description détaillée des résonances, le calcul reste basé sur un modèle, dit « Livolant-Jeanpierre », passant par
des pré-tabulations et des équivalences entre les cas pré-tabulés et les cas réels. Autre exemple : on n’est sans
doute pas près d’abandonner le « paradigme » de la neutronique consistant, pour le simplifier, à décomposer en
deux étapes le calcul d’un réacteur : d’abord le calcul relativement détaillé de la maille élémentaire, l’assemblage
de combustible ; ensuite le calcul du cœur complet avec une modélisation beaucoup plus grossière.