Brevet FR2853987A1 — publié le 20041022

PROCEDE POUR ETABLIR UN PLAN DE CHARGEMENT D'ASSEMBLAGES COMBUSTIBLES DANS LE CîEUR D'UN REACTEUR NUCLEAIRE La présente invention concerne un procédé exhaustif, déterministe de recherche et d'optimisation de plans de chargement qui satisfont certaines contraintes pour une charge donnée d'assemblages combustibles dans le coeur d'un réacteur nucléaire. Le coeur d'un réacteur nucléaire est constitué par un grand nombre d'assemblages combustibles allongés rectangulaires disposés dans une cuve cylindrique. Il est courant de combiner avec du combustible neuf des assemblages combustibles ayant participé à des cycles antérieurs du combustible. Ainsi, une charge typique d'assemblages combustibles peut être composée d'environ un tiers 15 d'assemblages combustibles ou d'alimentation, environ un tiers d'assemblages combustibles ayant subi un cycle de combustion et environ un tiers d'assemblages combustibles ayant subi deux cycles de combustion. Bien que les assemblages combustibles appartenant à ces grandes catégories aient des caractéristiques générales similaires, même parmi des assemblages combustibles partageant un même 20 passé, il y a des différences dont il faut tenir compte. Pour compliquer encore le problème, un certain nombre d'absorbeurs consommables agencés différemment sont placés dans les assemblages combustibles d'alimentation pour modérer leur réactivité. L'agencement des assemblages combustibles dans un plan de chargement 25 doit satisfaire certaines exigences techniques dont la plus importante est la distribution de la puissance, incluant des limites quant aux pics de puissance dans le coeur. Une autre importante considération est la maximisation du cycle du combustible, c'est-à-dire du temps nécessaire entre des renouvellements du combustible. Historiquement, on a employé l'une de deux techniques pour établir un plan de chargement d'assemblages combustibles approprié pour un coeur de réacteur. Dans une première technique, on utilise une série de réarrangements aléatoires d'assemblages combustibles pour trouver un plan de chargement qui répond à des exigences techniques données. Dans l'autre technique antérieure, des règles d'expertise sont utilisées pour établir un plan de chargement approprié. Ni l'une ni l'autre de ces techniques n'assure l'établissement d'un plan de chargement optimal. Une démarche plus analytique a été proposée dans un article de Taek Kyum Kim et Chang Hyo Kim, intitulé "Mixed Integer Programming for Pressurized Water 5 Reactor Fuel-Loading-Pattern Optimization", publié dans Nuclear Science and Engineering: 127, 346-357 (1997). Cette technique commence par supposer un plan de chargement arbitraire initial de référence des différents assemblages combustibles. Le nombre de plans de chargement possibles qui pourrait être obtenu par réarrangement de tous ces assemblages combustibles individuels est énorme. Il n'est 10 donc pas réalisable d'évaluer individuellement chaque plan de chargement possible de façon séparée. Pour réduire le traitement nécessaire, le problème est exprimé sous la forme d'une fonction continue qui peut ensuite être différenciée pour obtenir une solution optimale. On y parvient par une linéarisation de la relation entre la répartition physique des assemblages combustibles et les exigences techniques 15 concernées en utilisant une technique de perturbation généralisée. Une programmation linéaire partiellement en nombres entiers comportant des embranchements et des limitations est ensuite mise en oeuvre pour déterminer le plan de chargement optimal. Comme la linéarisation appliquée à des assemblages combustibles individuels peut introduire une forte erreur, il n'y a aucune assurance 20 que le plan de chargement "optimal" identifiée soit effectivement optimal. Ainsi, le processus est répété en utilisant la solution générée par la précédente intégration. Il n'y a aucune garantie que les solutions ultérieures convergent, voire qu'un meilleur plan de chargement soit trouvé. Par ailleurs, le processus dépend fortement du plan de chargement initial utilisé. Un autre procédé d'établissement d'un plan de chargement d'assemblages combustibles est décrit dans la communication intitulée "Integer Permutation Programming in a Loading Pattern Optimization Code SUPERLPOS Used at SNERDT' présentée par Shengyic Si, l'un des présents inventeurs, à l'occasion du colloque PHYSOR 2002 qui s'est tenu du 7 au 10 octobre 2002 à Séoul en Corée. 30 Cette technique comporte un processus en deux parties. Tout d'abord, les premiers assemblages combustibles pour une charge sont groupés par lots en fonction de leur enrichissement initial et de l'historique de leur appauvrissement. Par exemple, tous les assemblages combustibles d'alimentation sont considérés comme un même lot, les assemblages combustibles ayant subi un cycle forment un second lot et les 35 assemblages combustibles ayant subi deux cycles constituent le troisième lot. Initialement, tous les assemblages combustibles de chaque lot sont considérés comme identiques. Un programme de dénombrement génère successivement des plans de chargement de lots, un par un, en réarrangeant les lots d'assemblages combustibles. Pour chaque plan de chargement de lot dénombré, les réactivités des 5 différents assemblages combustibles sont utilisées lors de la linéarisation de l'effet de la position des assemblages combustibles sur les exigences techniques spécifiées. Là encore, une programmation linéaire partiellement en nombres entiers comportant des embranchements et des limitations est employée pour identifier un plan de chargement optimal des différents assemblages combustibles pour le plan de 10 chargement de lot sélectionné. La deuxième partie de la technique est semblable à la technique décrite précédemment, sauf que la linéarisation à l'aide de la même technique de perturbation généralisée comporte des erreurs moindres en raison des plus faibles perturbations nécessaires du fait du réarrangement des assemblages individuels au sein d'un lot. Selon cette technique, différents plans de chargement de 15 lots sont dénombrés et traités en série pour trouver le plan de chargement de filiation optimal pour chaque plan de chargement de lot. Un plan de chargement final est ensuite sélectionné manuellement parmi tous les plans de chargement de filiation optimaux qu'un utilisateur cherche à générer. Bien que cette dernière technique constitue un progrès, elle a encore des 20 limites. Tout d'abord, elle n'identifie pas l'ampleur du problème dans la mesure o des plans de chargement de lots sont dénombrés et traités en série. Par ailleurs, en passant directement des groupements de lots aux assemblages combustibles individuels en une seule étape, on risque de perdre du temps à traiter des plans comportant une impasse o aucun des plans de chargement de filiation ne répond aux 25 besoins techniques spécifiés. Deuxièmement, le fait de passer d'un seul coup aux assemblages combustibles individuels, même si les différences ne sont pas énormes entre les assemblages combustibles du même lot, produit encore des erreurs notables au cours de la linéarisation. Il est par conséquent encore possible de perfectionner le procédé pour 30 établir des plans de chargement pour le coeur de réacteurs nucléaires. La présente invention concerne un procédé pour trouver des plans de chargement de combustible pour le coeur d'un réacteur nucléaire. Le procédé exécute une recherche exhaustive et déterministe de tous les plans répondant à des besoins 35 techniques donnés. Pour commencer, tous les plans de chargement possibles à partir d'une charge d'ensembles combustibles groupés en lots à niveaux de réactivité à peu près identiques sont dénombrés en tenant compte de certaines contraintes de positions de la charge dans le coeur. Cela donne une indication de l'ampleur du problème. Si le 5 nombre de plans de chargement possibles est trop grand, le nombre peut être réduit par ajustements successifs des contraintes de positions choisies dans le coeur jusqu'à ce que le problème soit réduit à des dimensions raisonnables. Les plans de chargement parents qui en résultent sont ensuite tous analysés pour déterminer leur conformité à certaines exigences techniques telles que la distribution de la puissance 10 de pointe. Deuxièmement, les plans de chargement parents qui répondent aux exigences techniques spécifiées sont à nouveau traités chacun en répartissant avec plus de précision les lots d'origine constitués par niveaux de réactivité approximatifs en un plus grand nombre de lots plus petits en fonction de niveaux de réactivité plus 15 fins. Si l'un quelconque des plans de filiation ainsi obtenu répond aux exigences techniques spécifiées, un plan de filiation optimal est choisi à l'aide de la méthode bien connue de programmation linéaire partiellement en nombres entiers à embranchements et limitations, dans lequel une technique de perturbation directe plus précise est utilisée à la place de la technique de perturbation généralisée. Les 20 plans parents sont ensuite remplacés par les plans de filiation optimaux et le processus est répété pour générer des plans à partir de lots d'ensembles combustibles encore plus fins. Cette organisation en cascade comprenant un affinage des lots et un programme linéaire partiellement en nombres entiers à embranchements et limitations se répète jusqu'à ce que les lots comprennent des assemblages 25 combustibles individuels. Avant que les dimensions des lots ne soient réduites à des assemblages combustibles uniques, des ensembles d'absorbeurs de bore sont affectés aux assemblages combustibles d'alimentation, avec les assemblages. Il y aura d'une manière typique de multiples plans de chargement de combustibles optimaux au niveau des assemblages combustibles individuels 30 satisfaisant ainsi les besoins techniques donnés. Le choix du plan à utiliser peut donc reposer sur des critères établis par l'exploitant, par exemple le plan optimal qui produit le cycle de combustible le plus long. Cette étape finale peut être effectuée manuellement ou exécutée de manière automatique. l'invention concerne plus particulièrement un procédé pour établir un plan 35 de chargement du coeur d'un réacteur nucléaire afin de charger des assemblages combustibles dans un réacteur nucléaire, le procédé comprenant les étapes consistant à: a) déterminer la réactivité de chaque assemblage combustible, b) diviser les assemblages combustibles en de multiples lots d'assemblages combustibles approximativement de même niveau de réactivité, c) générer une pluralité de plans 5 de chargement parents utilisant certaines contraintes de positions de charges de dans le coeur en considérant que tous les assemblages combustibles de chaque lot d'assemblages combustibles ont le même niveau approximatif de réactivité, d) choisir parmi la pluralité de plans de chargement parents certains plans de chargement de lots, e) diviser les multiples lots d'assemblages combustibles en un certain nombre de 10 lots d'assemblages combustibles plus fins en fonction de niveaux de réactivité plus fins, f) pour chaque plan de chargement parent choisi, déterminer si un plan de chargement de filiation des lots d'assemblages combustibles plus fins répondant aux contraintes de positions de charges du coeur répond à des besoins techniques donnés et, dans l'affirmative, sélectionner un plan de chargement de filiation optimal 1 5 répondant de manière optimale aux besoins techniques donnés, g) éliminer tout plan de chargement sélectionné pour lequel aucun plan de chargement de filiation ne répond aux besoins techniques donnés, h) pour chaque plan de chargement parent avec un plan de chargement de filiation optimal, actualiser le plan de chargement parent avec le plan de chargement de filiation optimal, i) répéter les étapes e-h avec 20 des niveaux de réactivité toujours plus fins jusqu'à ce que chaque lot d'assemblages combustibles comprenne un seul assemblage combustible, et j) parmi les plans de chargement restants, sélectionner un plan de chargement final. L'invention et nombre des avantages qui s'y attachent apparaîtront 25 facilement plus clairement en référence à la description détaillée ciaprès, faite en considération des dessins annexés, sur lesquels: la Fig. 1 est un histogramme illustrant la distribution de la puissance de pointe pour des plans de chargement dénombrés selon un premier aspect de l'invention sous un ensemble donné de contraintes; la Fig. 2 est un histogramme semblable à celui de la Fig. 1, généré avec des contraintes affinées; la Fig. 3 est une vue schématique en coupe transversale d'un quart de coeur de réacteur nucléaire illustrant l'affectation d'assemblages combustibles à des lots initiaux d'après des niveaux approximatifs de réactivité selon l'invention; la Fig. 4 est une vue schématique en coupe transversale semblable à celle de la Fig. 3, illustrant la répartition des lots initiaux en lots plus petits et représentant l'affectation d'absorbeurs consommables aux assemblages d'alimentation; la Fig.5 illustre les grandes étapes du procédé selon l'invention pour établir 5 des plans de chargement pour les assemblages combustibles d'un coeur de réacteur nucléaire; et les figures 6A, 6B et 6C représentent un organigramme du logiciel mettant en oeuvre l'invention. Globalement, un procédé de recherche pour créer un plan de chargement (PC) pour un coeur de réacteur nucléaire comporte trois étapes de base consistant à: (1) créer des plans en réarrangeant des assemblages, (2) effectuer le calcul spatial de répartition de flux et de distribution de puissance, et (3) évaluer une fonction économique et hiérarchiser les plans pour leur acceptation ou leur rejet. Bien que la 1 5 partie de la recherche de PC qui prend le plus de temps soit le calcul spatial, le réarrangement est en réalité la partie la plus cruciale car il détermine le domaine de recherche et donc l'efficacité d'un procédé de recherche. La partie relativement directe est constituée par l'évaluation et la hiérarchisation qui ne sont théoriquement pas impliquées et ne consomment pas de temps de calcul. Cependant, jusqu'à présent, 20 la plupart des procédés de recherche de PC évoqués dans la littérature s'attachent aux procédés d'analyse spatiale et d'évaluation de fonction économique sans proposer une "théorie" ni une "méthodologie" pour le réarrangement luimême. Par exemple, les algorithmes de recuit simulés et les algorithmes génétiques concernent des évaluations de fonctions économiques pour la prise de décisions. Le procédé 25 employant la théorie de la perturbation généralisée cherche à trouver le moyen d'effectuer l'analyse spatiale. En l'absence d'un procédé systématique pour générer et préévaluer des PC, il est seulement possible de réaliser un échantillonnage heuristique et stochastique du réarrangement. Au moment o un code de recherche de PC évalue qu'un réarrangement n'est pas favorable, il est trop tard, car du temps 30 de calcul a déjà été perdu lors de l'analyse spatiale du PC résultant du réarrangement. En outre, des procédés de recherche de PC reposant sur un réarrangement heuristique et stochastique ne permet pas de savoir quelle est réellement la valeur d'une solution de recherche ni dans quelle mesure le problème a été résolu, car on ne peut pas "ivisualiser" le domaine exploré. Il n'y a pas d'informations sur l'emplacement du 35 domaine, sur sa taille, sur l'ampleur de l'exploration par rapport à l'espace total de la solution, et on ignore si les mêmes solutions ont été visitées de manière répétée ou si la recherche est confinée dans un minimum local. Par conséquent, les solutions résultant de procédés stochastiques de recherche de PC ne sont pas reproductibles et ne peuvent pas être reconnues de manière objective comme références. Les concepteurs de coeurs savent que la décision la plus importante lors d'une recherche de PC concerne l'endroit o seront placés les assemblages d'alimentation et l'endroit o seront placés les assemblages ayant subi le plus de cycles de combustion. Ce type de plan de chargement "par lots" (PCL) détermine approximativement les grandes caractéristiques d'un PC. Concrètement, les 10 concepteurs travaillent avec ces PCL approximatifs pour parvenir à un affinage. La difficulté est qu'un concepteur ne sait pas combien de ces PCL il y a, et le dépistage et l'affinage manuels d'un PCL constituent un travail fastidieux. Il y a de trop nombreux PCL possibles et chacun peut donner lieu à un nombre extrêmement grand de voies d'affinage. Par conséquent, un concepteur ne peut étudier manuellement 15 qu'un nombre très limité de PCL et de PC en dérivant. Les présents inventeurs ont mis au point un nouveau procédé de recherche de plan de chargement (PC), appelé Branching and Bounding Batch Patterns Enumerated under Constraints (B3PEC). B3PEC est un procédé de recherche déterministe plutôt que stochastique, utilisant la technique de dénombrement 20 contraint et la technique de programmation linéaire partiellement en nombres entiers à embranchements et limitations (B&B) pour effectuer des recherches complètes. Le processus de recherche B3PEC commence avec des plans de chargement par lots. On définit un lot comme une collection d'assemblages "identiques". Initialement, les plans contiennent des lots approximatifs, de telle manière que tous 25 les PCL qui satisfont des contraintes de chargement par lots spécifiées par l'exploitant sont dénombrés de manière exhaustive. Au fur et à mesure de la recherche, les lots approximatifs se ramifient en embranchements de lots plus fins. Après un ou deux niveaux d'embranchements, un nouvel embranchement peut aller directement à des assemblages individuels distincts fournissant des PC réels. Le 30 processus de ramification en embranchements est exécuté avec la méthode de programmation linéaire partiellement en nombres entiers à B&B qui tient compte de contraintes de conception supplémentaires. Les dimensions du problème et le domaine prévu pour la recherche sont tout d'abord explorés et évalués à l'aide de l'algorithme de dénombrement Batch Pattern 35 Enumeration under Constraints (BPEC). Cet algorithme n'emploie que des opérations logiques et utilisant des nombres entiers et peut générer efficacement chacun et la totalité des PCL admissibles en fonction de diverses contraintes souples de positions. Les régions interdites pour des positions dans le coeur peuvent être définies pour chaque lot o un chargement n'est pas autorisé. N'importe quel nombre de domaines 5 forcés peut être défini pour chaque lot lorsqu'un nombre minimal et/ou maximal d'assemblages doit être chargé. Des contraintes servant à interdire ou à employer divers types de regroupements en grappes parmi des assemblages d'un ou de plusieurs lots spécifiés peuvent être imposées dans des régions définies. Les régions et domaines ci-dessus sont arbitraires et peuvent se chevaucher, et chacun peut avoir 10 une forme topologiquement déconnectée. A l'aide de l'algorithme BPEC, un opérateur peut prédéterminer, avant le début de tout calcul spatial, l'ampleur d'un problème de recherche à résoudre et le type de contraintes de chargement en vigueur. Un opérateur peut appliquer de manière répétée l'algorithme BPEC jusqu'à ce qu'il soit satisfait de la stratégie choisie concernant les contraintes de chargement et les 15 dimensions du problème correspondant. Lorsque les assemblages "identiques" d'un lot sont divisés en lots distincts et plus fins, le réarrangement des assemblages distincts au sein du lot d'origine pour générer les plans de filiation constitue un problème de permutation de nombres entiers, ce qui aboutit à un nombre énorme de plans de filiation. Cependant, si ce 20 problème de permutation de nombres entiers distincts commence par être converti en un problème de variables réelles continues en imaginant que les assemblages distincts pourraient être arbitrairement isolés et réassemblés en mélange, le problème des variables continues peut être facilement résolu à l'aide d'outils mathématiques puissants. (Par exemple, en différenciant une fonction d'une variable continue, on 25 trouve directement le minimum. En revanche, dans le cas d'une variable discrète, la fonction doit être évaluée de manière répétée à tous les points discrets pour obtenir son minimum.) La meilleure solution continue "délimite" toujours (est au moins aussi bonne que) la meilleure solution possible à nombres entiers discrets. Si la meilleure solution continue n'est pas acceptable, cela signifie qu'il n'y a pas lieu 30 d'analyser et de suivre toutes les permutations discrètes à partir de ce PCL. Par conséquent, la totalité de cette "branche" de PCL peut être émondée. Seuls les PCL survivants continueront à être analysés. Ce processus d'affinage des PCL est effectué avec la programmation linéaire partiellement en nombres entiers à B&B. Ce processus d'affinage des PCL se répète jusqu'à ce qu'apparaissent des PC réels avec 35 des assemblages individuellement distincts. Le procédé B3PEC peut être mis en oeuvre en utilisant seulement un code de conception de coeur de production pour l'analyse spatiale des PCL et des PC sans aucun module supplémentaire de diffusion des neutrons. Cela supprime l'incompatibilité entre le code de recherche de PC et le code de conception. Dans 5 l'exemple de forme de réalisation de l'invention, le code Westinghouse ANC de conception de coeur est utilisé, avec son modèle écrasé de 3D en 2D, comme outil d'analyse spatiale. A chaque niveau d'affinage de PCL, pour chaque PCL, des appauvrissements en 2D à code ANC sont effectués de manière répétée pour générer directement une matrice de sensibilité (matrice S) en ce qui concerne à la fois 10 l'ajustement de l'absorbeur consommable et la variation de l'exposition à la combustion. La matrice S est appliquée à un algorithme de programmation linéaire partiellement en nombres entiers pour effectuer une optimisation de B&B, au moment de l'affectation de l'absorbeur consommable et du réarrangement en lots, pour que le niveau instantané de PCL atteigne le niveau suivant de PCL affinés. Le 15 programme linéaire partiellement en nombres entiers peut s'adapter à toute contrainte de conception qui peut être exprimée sous la forme d'une combinaison linéaire de puissance moyenne de l'assemblage, de puissance de pointe de l'assemblage et de concentration critique en bore du coeur à toutes les étapes de l'appauvrissement. Le niveau d'affinage sur des PCL qui est nécessaire avant d'atteindre les PC réels dépend 20 de la charge de combustible disponible pour le problème. Ordinairement, un seul ou deux niveaux d'affinage des lots sont nécessaires avant de passer directement aux assemblages individuellement distincts. Le nombre total de PC qui en résulte dépend du nombre total de PCL initiaux et des niveaux d'affinage de PCL. De toute manière, le domaine total exploré dans le procédé B3PEC est incommensurablement plus 25 grand que celui d'autres procédés de recherche de PC. Les solutions qui en résultent sont multiples, chacune avec des caractéristiques nettement différentes, ce qui peut être utilisé directement par le code ANC pour des conceptions de coeurs. On va maintenant expliquer par un exemple simple comment le module de dénombrement BPEC peut servir pour évaluer les dimensions du problème et définir 30 correctement le cadre de la recherche. Des PCL en échiquiers, avec trois lots de même taille, sont considérés dans le présent exemple pour des coeurs Westinghouse du type à deux, trois et quatre boucles. Il n'est pas admis que deux assemblages du même lot soient adjacents à moins que l'un des deux ne soit sur le pourtour. Comme représenté sur le Tableau 1, si aucune contrainte supplémentaire n'est imposée, le 35 nombre de solutions est très élevé, de l'ordre de dix mille pour le coeur à deux boucles, de cent mille pour le coeur à trois boucles et de deux millions pour le coeur à quatre boucles. Si une contrainte supplémentaire est imposée pour que le lot 1 (assemblages d'alimentation) ne soit pas dans une région centrale spécifiée, le nombre de solutions chute alors énormément jusqu'à respectivement environ deux 5 mille, quatre mille et six mille. Si une autre contrainte est ajoutée pour que seuls des assemblages d'alimentation puissent se trouver sur le pourtour (hors/dans le plan), il n'y a alors que 4, 31 et 41 solutions. Tous ces plans sont explicitement générés très rapidement par l'algorithme BPEC, à l'exception du cas des deux millions de solutions. Tableau I. Nombre de PCL non périphériques à 3 lots en échiquiers Contrainte supplémentaire 2 boucles 3 boucles 4 boucles Néant 12 342 127 932 1 995 472 Aucun assemblage d'alimentation dans la région 1 798 3 692 5 649 centrale Et uniquement des assemblages d'alimentation 4 31 41 sur le pourtour Pour expliquer comment l'algorithme BPEC peut être utilisé efficacement pour définir le cadre de la recherche, les 5 649 PCL à 4 boucles du Tableau I, o 15 aucun assemblage d'alimentation n'est admis dans la région centrale, font l'objet d'une analyse dimensionnelle au début du cycle (DDC). La Fig. 1 illustre la distribution de la puissance de pointe dans le coeur pour la totalité des 5 649 PCL. Evidemment, un grand nombre de plans ne conviennent pas du tout. Pour améliorer l'espace de recherche, on impose alors une nouvelle contrainte supplémentaire mais 20 en supprimant une ancienne contrainte. On divise le noyau en une région interne et une région externe. La contrainte supplémentaire consiste en ce que, dans la région interne, seul le combustible à faible réactivité brûlé deux fois (dans le cas présent, le lot 3) peut être adjacent aux assemblages d'alimentation pour contrebalancer la forte réactivité. Cette contrainte doit éliminer de nombreux plans à forte puissance de 25 pointe et réduire le nombre de solutions. On supprime ensuite la contrainte selon laquelle le combustible brûlé une seule fois (dans le cas présent, le lot 2) ne peut pas constituer de grappes avec lui-même. Cela est raisonnable, car, même si on a tendance à vouloir répartir et mêler les assemblages à forte et faible réactivité, il n'y a pas de raison pour que les assemblages à réactivité moyenne doivent également être répartis. L'affaiblissement de cette contrainte doit faire augmenter le nombre de solutions acceptables. Du fait de ces deux changements, le nombre total de solutions 5 passe de 5 649 à 4 583. Comme on peut le voir sur la Fig. 2, ces solutions sont maintenant bien meilleures que celles de la Fig. 1. Toutes les solutions à puissance de pointe élevée sont supprimées et il y a beaucoup plus de solutions à puissance de pointe faible. Cela démontre que si on utilise un argument physique très simple et générique, on peut évaluer et définir efficacement le cadre de la recherche. La Fig. 3 représente schématiquement un cadran d'un coeur 1 de réacteur nucléaire auquel est appliquée l'invention. Le coeur 1 est constitué par une pluralité d'assemblages combustibles carrés 3. Un seul cadran est représenté, car le coeur 1 est symétrique autour des deux axes orthogonaux 5. La rangée supérieure d'assemblages combustibles est commune avec le cadran du dessus tandis que la colonne de gauche 15 est commune avec le cadran à gauche de celui représenté, et l'assemblage combustible supérieur le plus à gauche est un assemblage combustible central commun aux quatre cadrans. Ainsi, le coeur 1 de l'exemple comprend 157 assemblages combustibles 3. La Fig. 3 illustre un exemple d'un plan de chargement initial à lots généré 20 par le processus de dénombrement. Il s'agit ici d'un réacteurWestinghouse à 3 boucles, bien que les contraintes de positions dans le coeur soient différentes de celle utilisée dans l'exemple ci-dessus. Cependant, comme dans le précédent exemple, la charge de 157 assemblages combustibles a été divisée en trois lots à réactivité approximativement identique. Les lots ont été déterminés d'après l'historique de la 25 combustion, aussi s'agit-il d'assemblages d'alimentation désignés par la lettre "F", des assemblages combustibles à une seule combustion désignés par la lettre "O" et des assemblages combustibles à deux combustions désignés par la lettre "T". On suppose ici que ce plan de chargement par lots parent illustré sur la Fig. 3 répond aux besoins techniques spécifiés et, par conséquent, que les trois lots 30 initiaux sont divisés chacun en deux lots d'un niveau de réactivité plus fin. Comme représenté sur la Fig. 4, les assemblages d'alimentation, les assemblages à une seule combustion et les assemblages à deux combustions sont divisés en lots respectivement désignés par Fi et F2, 01 et 02, et TI et T2. La Fig. 4 est un exemple d'un plan de filiation issu du plan de chargement par lots parent de la Fig. 3. 35 De nombreux autres plans de filiation peuvent être issus du plan parent de la Fig. 3 par un réarrangement des lots plus fins, comme sur la Fig. 4. Les lots plus fins ne sont réarrangés chacun qu'entre eux. Ainsi, les assemblages d'alimentation Fl et F2 sont réarrangés entre leurs positions respectives. De même, les assemblages 01 et 02 et, séparément, les assemblages TI et T2 ne sont réarrangés qu'entre eux. Une 5 linéarisation de la relation de la position des assemblages combustibles avec la distribution de puissance est effectuée par l'intermédiaire d'une perturbation de direction à l'aide d'un appauvrissement en 2D à code ANC pour générer une matrice de sensibilité (matrice S). La matrice S est appliquée à l'algorithme de programmation linéaire partiellement en nombres entiers pour effectuer une 10 optimisation de B&B et de ce fait sélectionner le plan de chargement de filiation optimal, qui est substitué au plan de chargement parent duquel il a été issu pour le niveau d'affinage suivant du plan de chargement par lots. Avant d'atteindre le niveau d'affinage d'un assemblage combustible individuel, des ensembles d'absorbeurs consommables (AC) sont ajoutés aux 15 assemblages combustibles d'alimentation. Plusieurs ensembles différents sont utilisés dans des assemblages combustibles d'alimentation différents. Ainsi, comme représenté sur la Fig. 4, 48 AC sont affectés à certains des assemblages combustibles Fl et 88 AC sont affectés à d'autres. Dans l'exemple particulier de la Fig. 4, 64 AC sont affectés à la totalité des assemblages d'alimentation F2. Divers ensembles de AC 20 peuvent être affectés aux assemblages d'alimentation. Cette affectation de AC crée une nouvelle répartition de la réactivité des assemblages combustibles. Les assemblages combustibles FI à 48 AC sont traités comme un même lot secondaire, tandis que ceux auxquels sont attribués 48 AC sont considérés comme un lot séparé à niveau de réactivité affiné. Ainsi, l'affectation des AC crée un autre niveau d'affinage 25 auquel les lots sont traités de la même manière qu'au niveau d'affinage décrit précédemment. A la suite d'une identification d'un plan de chargement par lots optimal pour des assemblages d'alimentation contenant des AC, une étape d'affinage finale produit des plans de chargement réels au niveau des assemblages combustibles individuels. 30 Bien que certaines voies du plan de chargement soient éliminées car elles ne produisent pas de plans de chargement répondant aux besoins techniques spécifiés, le processus produit un grand nombre de plans de chargement réels qui sont tous conformes aux exigences techniques spécifiées. Ce résultat donne à l'opérateur une grande souplesse pour choisir un plan de chargement final en fonction de préférences 35 et de critères sélectionnés. Le choix final peut être fait manuellement par l'opérateur ou de manière automatique. Par exemple, les plans de chargement réels élaborés peuvent être traités de manière automatique pour sélectionner celui qui assure le plus long cycle de combustible. La Fig. 5 illustre l'ensemble du procédé selon l'invention. Comme 5 représenté, le dénombrement des plans par lots avec les contraintes est effectué en 10 pour dénombrer tous les plans par lots initiaux possibles. Un tri de début de cycle (DDC) est ensuite effectué parmi les plans par lots dénombrés, en 12, à l'aide du modèle d'appauvrissement 14 en deux dimensions à code ANC, afin de sélectionner les plans par lots dénombrés qui répondent à des exigences techniques spécifiées. En 10 16, chacun des plans par lots dénombrés sélectionnés est divisé en lots d'une réactivité plus fine, un appauvrissement en 2D à code ANC est effectué pour générer une matrice S. La matrice S est ensuite appliquée à un algorithme de programmation linéaire partiellement en nombres entiers pour réaliser des embranchements et des délimitations (B&B) au moment d'un réarrangement des lots d'assemblages 15 combustibles divisés afin d'identifier un plan de chargement de filiation optimal. Si aucun plan de chargement de filiation ne répond aux critères, cet embranchement est abandonné. Pour les embranchements comportant un plan de chargement de filiation optimal, ce plan de chargement de filiation est utilisé en 18 avec un plan de 20 chargement d'absorbeur consommable choisi pour générer à nouveau une matrice S pour laquelle une opération d'embranchement et de délimitation est effectuée à l'aide de l'algorithme de programmation linéaire partiellement en nombres entiers afin de déterminer un plan de chargement de filiation optimal prenant en compte les AC. Une division finale de lots au niveau des assemblages combustibles individuels est 25 ensuite effectuée, une analyse spatiale est utilisée pour générer une autre matrice S, puis une opération d'embranchement et de délimitation est appliquée au réarrangement des assemblages combustibles, le tout en 20, afin de produire des plans de chargement réels. Une analyse spatiale en trois dimensions est ensuite effectuée en 22 pour sélectionner un plan de chargement final. Un organigramme du procédé selon l'invention est illustré sur les figures 6A-6C. Le procédé comprend cinq grands points: 1. Un algorithme récursif (BPEC) pour dénombrement de plans par lots sous contraintes, 2. Un modèle d'appauvrissement ANC en 2D à base de modèle ANC à 3D, 35 valable pour tous les PC (ANC 2DXS), 3. Un programme d'estimation pour l'attribution initiale de AC à chaque plan par lots (BAASSIGN), 4. Une matrice de sensibilité aux perturbations/à l'appauvrissement pour chaque plan par lots (matrice S), et 5. Un algorithme de recherche à B&B à base de CPLEX, utilisant la matrice S (CPLEXB&B). Comme représenté sur l'organigramme 30, les données entrées pour le procédé sont la charge de combustible et le type d'absorbeurs consommables 32. De plus, tout modèle ANC en 3D raisonnable avec divers plans 34 à AC est utilisé pour 10 générer le modèle 36 d'appauvrissement ANC en 2D, qui est valable pour tous les PC utilisant la même charge de combustible. Un module GUI 38 (interface graphique d'opérateur) est utilisé pour afficher la section transversale du coeur pour que l'opérateur sélectionne l'affectation des lots. Le module BPEC 40 dénombre tous les plans de chargement par lots initiaux à l'aide des contraintes de chargement 42 15 identifiées par l'opérateur. Une certaine affectation de lots est également utilisée, en 44, pour recueillir et organiser des données de section transversale et de combustion des lots. Tous les PCL sans AC 46 générés par le module BPEC 40 sont ensuite analysés à l'aide du calcul 48 de DDC (début de cycle) à code ANC. Le module GUI affiche ensuite les résultats en 50 pour que l'opérateur sélectionne en 52 le PCL 20 potentiellement correct à affiner. On entend par PCL correct un PCL répondant aux besoins techniques spécifiés tels que la limite de puissance de pointe précédemment décrite. Le modèle à matrice S est ensuite utilisé en 54 pour générer la matrice S pour les affectations des lots affinés. La sensibilité de la matrice S sert à reconstruire les résultats de l'appauvrissement en 2D pour tout réarrangement dans les lots des 25 ensembles de rechargement et, comme on le verra plus loin, pour les ajustements de AC dans les assemblages d'alimentation. La matrice S est calculée comme solution neutronique constituant une réponse du coeur à la perturbation du coeur, en effectuant un appauvrissement en 2D à code ANC sur le cas de base et le cas perturbé. Deux types de matrices S sont 30 calculés. La matrice S pour réarrangement dans les lots est obtenue en procédant à une perturbation de la combustion à l'emplacement de chaque assemblage combustible brûlé. La matrice S pour le réglage de AC est obtenue en procédant à une perturbation du nombre de AC à l'emplacement de chaque assemblage combustible d'alimentation. Chaque PCL a sa propre matrice S. Une fois que la matrice S pour perturbation dans un lot est disponible, un code industriel CPLEX (disponible auprès de ILOG, Inc., Montain View CA) est utilisé conjointement avec la matrice S pour effectuer des réarrangements d'assemblages de rechargement par lots et, comme on le verra plus loin, des ajustements de AC d'assemblages combustibles par lots. CPLEX est un code d'optimisation très efficace utilisant un procédé de programmation linéaire du type SIMPLEX pour la recherche de solutions à variables réelles et la méthode à embranchements et délimitations pour la recherche de solutions variables à nombres entiers. L'idée de base de B&B est que les solutions à 10 nombres entiers sont un sous-ensemble de solutions continues. Si la meilleure solution variable réelle n'est pas acceptable, il n'y a alors pas lieu de rechercher les solutions à nombres entiers. Ainsi, en suivant un arbre d'événements à nombres entiers, la programmation linéaire variable réelle est utilisée de manière répétée pour établir des limites afin d'émonder les branches qui n'ont pas la possibilité de produire 1 5 de bonnes solutions. CPLEX comporte des options pour choisir différents types de contraintes et de fonctions économiques. Il y a également une entrée générique que l'opérateur peut utiliser pour adapter une contrainte et/ou une fonction économique spéciales. Toute fonction pouvant être exprimée de manière linéaire par rapport à la puissance à un noeud, à la puissance de pointe à un noeud et à la valeur de PPM du 20 coeur à toutes les étapes de l'appauvrissement peut être construite comme une contrainte ou une fonction économique. Comme indiqué en 60, de multiples niveaux d'affinage de lots sans AC peuvent être réalisés. Avant d'atteindre le niveau des assemblages combustibles individuels, les 25 AC sont introduits. Le module BAASSIGN 62 réalise une évaluation initiale des AC à l'aide du processus suivant. 1. A partir de la solution ANC de DDC à 2D pour chaque PCL, la distribution de puissance, la distribution effective de k et la valeur de PPM sont disponibles. D'après la valeur PPM de DDC, il est possible de déterminer 30 le nombre requis de AC pour satisfaire l'exigence de coefficient de température de modérateur (CTM). 2. D'après les données de DDC ci-dessus, plus toutes contraintes de positions de AC que l'opérateur peut souhaiter spécifier, l'affectation de AC dans les ensembles d'alimentation peut être déterminée, ce qui permettra un 35 partage aussi plat que possible de la puissance dans les assemblages d'alimentation (à l'exclusion des assemblages d'alimentation périphériques). Cependant, les affectations de AC qui en résultent peuvent ne pas être toutes supportables par les plans de AC admissibles. 3. Les affectations de AC de l'étape 2 sont adaptées à quelques plans 5 de AC "de base" (pour un type de AC donné). Cette adaptation s'effectue en arrondissant l'affectation au plan de AC de base le plus proche. Le module CPLEXB&B est ensuite utilisé en 66 pour ajuster les AC afin d'obtenir une mise en place optimisée des AC. Le plan de AC d'un assemblage d'alimentation peut être ajusté (par augmentation ou diminution) uniquement par 10 rapport à son voisin immédiat des plans de AC "de base". CPLEX détermine l'ajustement de AC pour finir par ne pas utiliser plus qu'un certain nombre de plans de AC différents auxquels l'opérateur a affecté des contraintes. Après que le plan de AC a été établi, un réarrangement final des assemblages combustibles individuels et la génération de la matrice S correspondante sont effectués en 68. CPLEX est ensuite l 5 utilisé en 70 pour obtenir en 72 les PC réarrangés optimisés (PC réels). L'invention fournit un nouveau procédé déterministe pour établir un plan de chargement pour le coeur d'un réacteur nucléaire. Il repose sur deux techniques, la technique de dénombrement récursif de plans soumise à des contraintes de positions et la programmation linéaire partiellement en nombres entiers à B&B. Le procédé 20 permet une recherche complète de tous les plans de chargement auxquels s'intéresse l'opérateur. A la différence des procédés de recherche stochastiques o un utilisateur ne sait pas comment progresse la recherche, le procédé B3PEC permet à un utilisateur d'avoir une bonne idée de la manière dont se déroule la recherche. L'opérateur définit le domaine de recherche et sait quelle partie de l'espace de 25 solution a réellement fait l'objet d'une recherche et dans quelle mesure le problème est résolu. Les dimensions du problème de recherche et son temps de traitement peuvent tous deux être estimés au préalable par l'opérateur. Le procédé peut être mis en oeuvre à l'aide d'un code de conception, directement sans avoir besoin d'un module séparé pour un calcul de diffusion de neutrons. Enfin, en appliquant une linéarisation 30 par perturbation directe en plusieurs étapes à des lots d'assemblages combustibles dans lesquels les réactivités sont initialement assez proches, les résultats sont plus susceptibles de répondre aux besoins techniques spécifiés. Revendications 1. Procédé pour établir un plan de chargement du coeur d'un réacteur nucléaire afin de charger des assemblages combustibles dans un réacteur nucléaire, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: a. déterminer la réactivité de chaque assemblage combustible; b. diviser les assemblages combustibles en de multiples lots d'assemblages combustibles (F, 0, T) ayant un même niveau approximatif de réactivité; c. générer une pluralité de plans de chargement parents utilisant certaines contraintes de positions de la charge dans le coeur en considérant tous les assemblages combustibles de chaque lot d'assemblages combustibles comme ayant le même niveau approximatif de réactivité; d. sélectionner parmi la pluralité de plans de chargement parents 15 certains plans de chargement parents; e. diviser les multiples lots d'assemblages combustibles en un certain nombre de lots affinés d'assemblages combustibles (Fl, F2, 01, 02, TI, T2) en fonction de niveaux de réactivité plus fins; f. pour chaque plan de chargement parent sélectionné, déterminer si 20 un éventuel plan de chargement de filiation des lots affinés d'assemblages combustibles répondant aux contraintes spécifiées de positions de charge dans le coeur satisfont des exigences techniques spécifiées et, dans l'affirmative, sélectionner un plan de chargement de filiation optimal répondant de manière optimale aux besoins techniques spécifiés; g. supprimer tout plan de chargement parent sélectionné pour lequel aucun plan de chargement de filiation ne satisfait les exigences techniques spécifiées h. pour chaque plan de chargement parent ayant un plan de chargement de filiation optimal, actualiser le plan de chargement parent avec le plan 30 de chargement de filiation optimal; i. répéter les étapes e-h avec des niveaux de réactivité toujours plus fins jusqu'à ce que chaque lot d'assemblages combustibles comprenne un seul assemblage combustible; et j. sélectionner un plan de chargement final à partir des plans de 35 chargement restants. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la génération d'une pluralité de plans de chargement parents comporte la génération de tous les plans de chargement parents possibles satisfaisant les contraintes choisies de positions de la charge dans le coeur. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape c est répétée en utilisant des contraintes modifiées de positions dans le coeur pour ajuster le nombre de tous les plans de chargement parents possibles. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d consiste à sélectionner certains besoins techniques et à ne sélectionner comme plans de 10 chargement parents choisis que les plans de chargement parents qui répondent aux besoins techniques sélectionnés. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les besoins techniques sélectionnés comportent un début de limitation de puissance de pointe des cycles. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à utiliser un modèle de code théorique du coeur pour sélectionner des plans de chargement parents répondant aux besoins techniques sélectionnés. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les assemblages combustibles comprennent des assemblages d'alimentation, des assemblages 20 combustibles à une seule combustion et des assemblages combustibles à deux combustions, et l'étape b consiste à diviser les assemblages combustibles en trois lots, un premier lot contenant les assemblages d'alimentation, le deuxième lot contenant les assemblages brûlés une fois et le troisième lot contenant les assemblages brûlés deux fois. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que certains assemblages combustibles comportent des assemblages combustibles d'alimentation et dans lequel la répétition des étapes e à i comporte, avant chaque lot d'assemblages combustibles comportant un seul assemblage combustible, l'attribution d'absorbeurs de bore aux assemblages combustibles d'alimentation dans une pluralité de 30 configurations et l'identification, comme lot, d'assemblages combustibles d'alimentation ayant la même configuration d'absorbeurs de bore. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'étape consistant à affecter des absorbeurs de bore aux assemblages combustibles d'alimentation dans une pluralité de configurations comporte l'affectation d'un agencement de base, et l'étape i comporte la détermination d'un agencement optimal de la pluralité de configurations d'absorbeurs de bore. 10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape f consiste à générer une représentation linéaire d'une relation entre les plans de chargement de 5 filiation et les besoins techniques spécifiés et à déterminer d'après la représentation linéaire si l'un quelconque des plans de chargement de filiation répond aux exigences techniques données et, dans l'affirmative, sélectionner le plan de chargement de filiation optimal. 1 1. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'étape 10 consistant à générer une représentation linéaire de la représentation entre les plans de chargement de filiation et les exigences techniques spécifiées consiste à appliquer une perturbation directe à un algorithme de conception de coeur incluant les exigences techniques spécifiées pour générer une matrice de sensibilité. 12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plan de 15 chargement final est choisi automatiquement comme plan de chargement affiné au niveau de lots d'assemblages combustibles individuels qui satisfont le mieux les exigences techniques désignées. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que les exigences techniques désignées comportent une durée maximale du cycle du combustible. 20