Quantification d'incertitudes appliquée à la déformation des assemblages combustibles au sein d'un réacteur à eau pressurisée

Dans le cœur des réacteurs nucléaires, les interactions fluide-structure et l'irradiation intense entraînent des déformations progressives au cours des cycles de fonctionnement. Lorsque ces déformations deviennent significatives, elles peuvent perturber le positionnement des assemblages, endommager les grilles, bloquer ou retarder l’insertion des barres de contrôle, mettant en péril la sûreté du réacteur et augmentant les coûts d’exploitation. La compréhension et la maîtrise de ces déformations sont donc cruciales. Toutefois, leur simulation demeure incertaine en raison de la complexité des couplages multiphysiques impliqués: les modèles thermohydrauliques et thermomécaniques, fortement non linéaires et multidimensionnels, interagissent sur plusieurs cycles d’irradiation, rendant la propagation des incertitudes difficile à évaluer et à contrôler. L’objectif de cette thèse est de développer une méthodologie robuste de quantification d'incertitudes. Cette méthodologie doit être adaptée à la nature couplée, non linéaire et coûteuse des simulations, tout en proposant des outils d’analyse permettant d’améliorer la fiabilité prédictive. Pour cela, nous cherchons à répondre aux questions suivantes:(Q1) Quelle est l’ampleur des incertitudes dans les résultats issus de simulations couplées ?(Q2) Quels leviers permettent de réduire ces incertitudes ?(Q3) Comment une modification de conception impacte-t-elle les résultats d'une simulation ?L’approche adoptée consiste d’abord à analyser séparément les codes thermohydrauliques et mécaniques pour identifier leurs principales sources d’incertitudes en utilisant des technique d’analyses de sensibilité. Des métamodèles sont ensuite construits pour chaque domaine, afin de réduire le coût de calculs tout en conservant la précision pour des besoins de la quantification d'incertitudes. Ces métamodèles permettent finalement de mettre en œuvre une stratégie de couplage efficace, utilisée pour simuler un cycle complet d’irradiation et propager les incertitudes de manière maîtrisée. La méthodologie repose sur quatre objectifs principaux:(O1) Identifier et caractériser les sources d’incertitude dans la chaîne de calcul.(O2) Développer des métamodèles adaptés à la propagation d’incertitudes et aux analyses de sensibilité(O3) Déterminer les paramètres influents et les interactions non linéaires à travers des analyses de sensibilité globales(O4) Quantifier et, si possible, réduire les incertitudes afin d’orienter les efforts de modélisation ou expérimentaux.En résumé, cette thèse propose une démarche de quantification d’incertitude, adaptée aux simulations multiphysiques complexes, avec pour finalité l’amélioration de la sûreté, de la fiabilité et de la rentabilité des réacteurs nucléaires.