Méthodes de décomposition de domaine pour la formulation mixte duale du problème critique de la diffusion des neutrons

The neutronic simulation of a nuclear reactor core is performed using the neutron transport equation, and leads to an eigenvalue problem in the steady-state case. Among the deterministic resolution methods, diffusion approximation is often used. For this problem, the MINOS solver based on a mixed dual finite element method has shown his efficiency. In order to take advantage of parallel computers, and to reduce the computing time and the local memory requirement, we propose in this dissertation two domain decomposition methods for the resolution of the mixed dual form of the eigenvalue neutron diffusion problem. The first approach is a component mode synthesis method on overlapping subdomains. Several eigenmodes solutions of a local problem solved by MINOS on each subdomain are taken as basis functions used for the resolution of the global problem on the whole domain. The second approach is a modified iterative Schwarz algorithm based on non-overlapping domain decomposition with Robin interface conditions. At each iteration, the problem is solved on each subdomain by MINOS with the interface conditions deduced from the solutions on the adjacent subdomains at the previous iteration. The iterations allow the simultaneous convergence of the domain decomposition and the eigenvalue problem. We demonstrate the accuracy and the efficiency in parallel of these two methods with numerical results for the diffusion model on realistic 2D and 3D cores.La simulation de la neutronique d'un coeur de réacteur nucléaire est basée sur l'équation du transport des neutrons, et un calcul de criticité conduit à un problème à valeur propre. Parmi les méthodes de résolution déterministes, l'approximation de la diffusion est souvent utilisée. Le solveur MINOS basé sur une méthode d'éléments finis mixte duale, a montré son efficacité dans la résolution de ce problème. Afin d'exploiter les ordinateurs parallèles, et de réduire les coûts en temps de calcul et en mémoire, nous proposons dans ce mémoire deux méthodes de décomposition de domaine pour la résolution du problème à valeur propre de la diffusion des neutrons sous forme mixte duale. La première méthode est inspirée d'une méthode de synthèse modale : la solution est cherchée dans une base constituée d'un nombre fini de modes propres locaux calculés par MINOS sur des sous-domaines recouvrants. La deuxième méthode est un algorithme itératif de Schwarz modifié qui utilise des sous-domaines non recouvrants et des conditions de Robin aux interfaces entre sous-domaines. A chaque itération, le problème est résolu par MINOS sur chaque sous-domaine avec des conditions aux interfaces calculées à partir des solutions sur les sous-domaines adjacents à l'itération précédente. Les itérations permettent la convergence simultanée de la décomposition de domaine et du problème à valeur propre. Les résultats numériques obtenus sur des modèles 2D et 3D de coeurs réalistes montrent la précision et l'efficacité en parallèle de ces deux méthodes