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CATHARE

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CATHARE

Informations
Développé par CEA
Première version
Dernière version CATHARE-3 v3.0.0[1] ()
Écrit en C++ (version 3)
Fortran (versions 1 et 2)
Système d'exploitation Microsoft Windows et GNU/LinuxVoir et modifier les données sur Wikidata
Type Simulation numérique thermohydraulique
Licence Propriétaire
Site web cathare.cea.fr

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CATHARE (Code avancé de thermohydraulique pour les accidents de réacteurs à eau) est un logiciel de simulation thermohydraulique diphasique à l'échelle des systèmes, développé par le CEA depuis 1979. Issu d'un partenariat avec EDF, Framatome et l'IRSN, il est utilisé historiquement pour les études de sûreté nucléaire des réacteurs à eau pressurisée, ainsi que dans les simulateurs de formation du parc nucléaire français[2].

Visualisation des résultats d'une simulation CATHARE à un instant donné d'un transitoire accidentel
Simulation CATHARE d'un accident de perte de réfrigérant primaire (APRP) grosse brèche - Taux de vide lors de la phase de dépressurisation

Son champ d'application s'est progressivement élargi aux autres filières nucléaires ainsi qu'à d'autres secteurs tels que les transports ou la propulsion spatiale[3],[4]. Le code prend part à la plupart des projets de conception de réacteurs de la filière française, qu'il s'agisse de réacteurs électrogènes de troisième génération (EPR, NUWARD[5]), de quatrième génération (réacteurs à neutrons rapides à caloporteur sodium[6], plomb[7], gaz, réacteurs à sels fondus), de réacteurs de recherche (CABRI, RJH) ou de propulsion navale[8].

Par défaut, CATHARE résout un système de six équations (conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l'énergie pour les phases liquide et vapeur), permettant de tenir compte explicitement des écarts de vitesse et de température entre les phases[2]. Il dispose d’une structure modulaire multi-échelle (0D, 1D, 3D), afin d’adapter la discrétisation selon les composants et le type d’étude[2]. Le code possède également de nombreux sous-modules à la fois hydrauliques (pompes, vannes, clapets...) et thermiques (crayons combustibles, échangeurs de chaleur…). Ainsi, il permet de modéliser des scénarios transitoires de systèmes complexes avec un temps de calcul proche voire inférieur au temps physique. Cela est particulièrement utile pour la modélisation de circuits primaires de réacteurs nucléaires lors de situations accidentelles, celles-ci pouvant durer plusieurs heures voire plusieurs jours[9].

Sa dernière version, CATHARE-3, à disposition des partenaires depuis fin 2019, dispose de plusieurs nouvelles fonctionnalités[10],[11]. Elle est récompensée en 2020 par le Grand Prix annuel de la Société française d'énergie nucléaire[12].

Des calculs avec CATHARE-3 ont été réalisés dans le cadre d'un groupe de travail international mis en place par le Programme des Nations unies pour l'environnement afin d'évaluer les émissions de méthane issues des fuites des gazoducs Nord Stream suite à leur sabotage en septembre 2022. Les résultats de l'étude sont publiés dans la revue Nature en 2025[13].

  1. ↑ (en) « Latest Release », sur CEA/CATHARE, CEA, (consulté le ).
  2. ↑ a b et c Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire, « Le code CATHARE », (consulté le ).
  3. ↑ (en) G.-M. Moreau, K.-C. Le Thanh, C.-H. Bachelet et D. Duri, « Toward the chill-down modeling of cryogenic upper-stage engines under microgravity conditions using the thermal-hydraulic code COMETE », 6th European conference for aeronautics and space sciences,‎ (lire en ligne)
  4. ↑ Jean-Claude Micaelli, Bertrand Spindler et Alain Memponteil, « Thermohydraulique diphasique pour Ariane : un exemple de diffusion technologique », La Houille Blanche, no 1,‎ (DOI doi.org/10.1051/lhb/1995003).
  5. ↑ « Notre recherche au sein du projet industriel NUWARD », sur CEA (consulté le )
  6. ↑ (en) D. Tenchine, R. Baviere, P. Bazin et F. Ducros, « Status of CATHARE code for sodium cooled fast reactors », Nuclear Engineering and Design, vol. 245,‎ , p. 140–152 (DOI 10.1016/j.nucengdes.2012.01.019, lire en ligne, consulté le ).
  7. ↑ G. Grasso, C. Petrovich, D. Mattioli et C. Artioli, « The core design of ALFRED, a demonstrator for the European lead-cooled reactors », Nuclear Engineering and Design, vol. 278,‎ , p. 287–301 (ISSN 0029-5493, DOI 10.1016/j.nucengdes.2014.07.032, lire en ligne, consulté le ).
  8. ↑ G. Geffraye, O. Antoni, M. Farvacque et D. Kadri, « CATHARE 2 V2.5_2: A single version for various applications », Nuclear Engineering and Design, 13th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-13), vol. 241, no 11,‎ , p. 4456–4463 (ISSN 0029-5493, DOI 10.1016/j.nucengdes.2010.09.019, lire en ligne, consulté le ).
  9. ↑ Francesco D'Auria, Thermal hydraulics in water-cooled nuclear reactors, Woodhead publishing, (ISBN 978-0-08-100662-7).
  10. ↑ (en) P. Emonot, A. Souyri, J.L. Gandrille et F. Barré, « CATHARE-3: A new system code for thermal-hydraulics in the context of the NEPTUNE project », Nuclear Engineering and Design,‎ (DOI 10.1016/j.nucengdes.2011.04.049, lire en ligne, consulté le ).
  11. ↑ (en) Raphaël Préa, Philippe Fillion, Laura Matteo, Gédéon Mauger et Anouar Mekkas, « CATHARE-3 V2.1: The new industrial version of the CATHARE code », Advances in Thermal Hydraulics,‎ (lire en ligne).
  12. ↑ « Les Lauréats 2020 », sur Société française d'énergie nucléaire (consulté le ).
  13. ↑ (en) Stephen J. Harris, Stefan Schwietzke, James L. France et Nataly Velandia Salinas, « Methane emissions from the Nord Stream subsea pipeline leaks », Nature,‎ , p. 1–7 (ISSN 1476-4687, DOI 10.1038/s41586-024-08396-8, lire en ligne, consulté le )

CATHARE

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