Statistical Analysis of the results of numerical simulations of accidental situations in Pressurized Water Reactors

Analyse statistique des résultats de simulations numériques de situations accidentelles sur les réacteurs à eau pressurisée Les études de sûreté nucléaire reposent de plus en plus sur l'utilisation de simulateurs numériques (notamment le code français thermohydraulique CATHARE2) capables de fournir la meilleure estimation possible des grandeurs physiques pertinentes pour l'évaluation de la sûreté des centrales nucléaires. Dans ce contexte, l'utilisation de ces codes présente des défis scientifiques liés au coût de calcul de chaque simulation, aux phénomènes physiques complexes (non linéaires) qui interviennent dans les transitoires nucléaires accidentels, ainsi qu'à l'incertitude associée des entrées, des modèles physiques du code et de ses sorties. Dans l'ensemble, l'analyse approfondie des transitoires nucléaires accidentels nécessite une connaissance du domaine par des ingénieurs spécialisés, et l'estimation des Quantités d'Intérêt (QoI) statistiques pertinentes liées à la sûreté nucléaire dépend d'outils avancés de Quantification des Incertitudes (UQ). Cette thèse développe des méthodes statistiques d’analyse des sorties de simulations d’accident nucléaires. La recherche d'outliers dans les ensembles de sorties disponibles fournit des informations concernant la détection de configurations pénalisantes dans les accidents nucléaires, permet d'effectuer des études de validation et facilite la tâche d'analyse des transitoires les plus pertinents. La première contribution principale de ces travaux est liée au domaine de la détection d'outliers fonctionnels. Nous présentons une méthodologie permettant la détection d'outliers fonctionnels de différents types (magnitude, forme), sans hypothèses préalables sur le processus de génération des données. Cette méthode est comparée à d'autres techniques existantes afin de justifier son utilisation dans l'analyse des sorties complexes fournies par le code CATHARE2. Nous proposons une méthodologie d'analyse physique systématique basée sur des outils avancés d'analyse de sensibilité (SA), simplifiant l'analyse des transitoires nucléaires en comparant les échantillons de sortie outlier et inlier. Enfin, les méthodologies développées sont appliquées avec succès à deux cas d'application de transitoires nucléaires accidentels. D'une part, nous analysons un Accident de Perte de Réfrigérant Primaire (APRP), démontrant comment les méthodologies proposées ont été capables d'identifier les incohérences physiques dans l'ensemble des sorties du code. D'autre part, un cas d'usage exploratoire d'un transitoire nucléaire conduissant à un choc thermique préssurisé (PTS), démontre la méthodologie dans les cas où les marges de sécurité sont obtenues comme résultat d'un chaînage de codes thermo-hydrauliques et mécaniques.