CDD Chercheur (H/F) : Transposition des résultats d'expériences de mesures de réactivité à des réacteurs sous-critiques de puissance

Description du Poste

Les Missions

En matière de gestion des déchets radioactifs, la séparation-transmutation des éléments radioactifs à vie longue est un axe de recherche complémentaire au stockage en couche géologique profonde. Ainsi, le recyclage et la transmutation des actinides mineurs (AM) conduiraient à réduire leur radiotoxicité et la taille de la zone de stockage des déchets de haute activité.
La transmutation des AM peut être réalisée dans des réacteurs à neutrons rapides sous-critiques pilotés par accélérateur (ou ADS pour « Accelerator Driven System ») dédiés uniquement à la transmutation. Dans ce cas, la source externe de neutrons qui permet de maintenir la puissance thermique du cœur est créée par l’interaction d’un faisceau de protons de haute intensité avec une cible de spallation. Cependant, la conception, la mise au point et l’utilisation des ADS constituent une somme de défis technologiques à surmonter. En particulier, une mesure de la réactivité du réacteur doit pouvoir être réalisée en ligne, sous peine de ne pouvoir exploiter l’ADS. En effet, les avantages de l’ADS étant liés à sa sous-criticité, celle-ci doit être assurée en toutes conditions (normales, incidentelles ou accidentelles).
Le projet SPATIAL (Système Piloté par Accélérateur pour la Transmutation et la réductIon des stockAges géoLogiques) vise à mettre au point une méthode fiable de mesure de la réactivité, en quantifiant le plus précisément possible les biais et incertitudes qui impacteront la mesure de réactivité d’un ADS de puissance tout au long de son cycle d’utilisation et ce, en fonction du type de détecteur choisi. Cela permettra de minimiser le besoin d’une marge à la criticité supplémentaire qu’induirait une mesure de réactivité entachée d’une grande incertitude.
Afin de remplir ces objectifs, le projet SPATIAL consiste à :
1) Étudier très précisément les effets spatio-énergétiques qui perturbent la mesure de réactivité lors d’interruptions de faisceau en effectuant des mesures inédites lors de transitoires de source en différents points d’un réacteur sous-critique maquette à puissance presque nulle piloté par une source externe de neutrons de haute intensité et de haute fiabilité ;
2) Transposer les résultats précédents à un ADS de puissance chargé en AM, afin de quantifier les biais et les incertitudes sur la mesure de réactivité tout au long de l’exploitation de l’ADS.

Concernant le premier volet, de nouvelles expériences vont être menées auprès de l’installation GUINEVERE située au SCK CEN, le centre belge de recherche sur l’énergie nucléaire. Cette installation est une maquette d’ADS à puissance quasi nulle comprenant l’accélérateur de deutons GENEPI-3C, construit par des laboratoires du CNRS-IN2P3, et le réacteur sous-critique à neutrons rapides VENUS-F, couplés via une cible de titane tritiée, placée au centre du réacteur, qui assure la conversion des deutons en neutrons via la réaction de fusion deuton-tritium. Les nouvelles expériences visent à mesurer, pour la première fois, les variations temporelles de taux de réactions de nucléides variés avec des chambres à fission miniatures placées dans le cœur et dans le réflecteur de VENUS-F, au cours de transitoires de la source externe de neutrons. Ces mesures permettront d’étudier précisément, et en fonction de la position, l’impact du choix du dépôt de la chambre à fission sur la mesure de la réactivité mais aussi de reconstruire les variations d’indices de spectre, afin d’étudier précisément la variation du spectre en énergie au cours du temps et en fonction de la position (effets spatio-énergétiques).

Le second volet du projet porte sur la transposition des résultats obtenus avec l’ADS GUINEVERE à un futur ADS de puissance, incinérateur d’AM. En effet, l’ADS GUINEVERE et un futur ADS de puissance incinérateur demeurent très différents l’un de l’autre : le premier est à puissance presque nulle (son combustible d’uranium fortement enrichi n’évolue donc pas au cours de l’irradiation) avec une source externe de neutrons monocinétiques de 14 MeV alors que le second verra son combustible fortement chargé en AM évoluer sous une puissance d’une centaine de MW pilotée par une source de spallation émettant des neutrons sur une large gamme en énergie (jusqu’au GeV).

Le post-doctorant recruté participera à la prise de données au SCK CEN et aura en charge les études de transposition des résultats obtenus à un ADS de puissance incinérateur tel qu’EFIT, ainsi qu’à l’ADS MYRRHA, un projet d’ADS de puissance porté par le SCK CEN qui constitue une étape vers EFIT. Enfin il participera à la rédaction du Livrable final du projet SPATIAL.

L'Activité

Les activités du post-doctorant recruté se partageront entre :
- La participation à la prise de données et à la surveillance du bon déroulé des expériences auprès de l’installation GUINEVERE au SCK CEN ;
- La modélisation des ADS MYRRHA et EFIT avec un code de transport neutronique ;
- La simulation de transitoires de sources de spallation dans MYRRHA et EFIT et de mesures de réactivité avec des détecteurs de différents types ;
- La comparaison des effets spatio-énergétiques calculés par simulation dans MYRRHA et EFIT en début de cycle à ceux observés et simulés dans VENUS-F ;
- La simulation de l’évolution des effets spatio-énergétiques et des détecteurs dans MYRRHA et EFIT au cours des cycles d’irradiation et leurs conséquences sur la mesure de réactivité lors de transitoires de source ;
- Le calcul de la sensibilité des résultats obtenus par simulation aux bibliothèques de données, aux choix de modélisation et aux incertitudes technologiques ;
- La participation à la rédaction du livrable final du projet SPATIAL ;
- La participation à des réunions de collaboration.

Votre Profil

Compétences

Les candidats devront avoir une formation poussée en physique nucléaire et/ou physique des réacteurs nucléaires. Des compétences affirmées en programmation (python et/ou C++) et en analyse de données sont attendues. La maîtrise d’un logiciel de simulation stochastique de transport de neutrons tel que MCNP, Serpent 2, OpenMC, Tripoli ou PHITS, sera fortement appréciée.

Votre Environnement de Travail

Le candidat retenu sera affecté dans le groupe Aval du Cycle Electronucléaire, au sein du Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen.
Le LPC CAEN, comptant environ 130 personnels, est une unité mixte de Recherche (UMR 6534) dépendant de trois tutelles : le CNRS, l'Université de Caen Normandie (UCN) et l'Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN). Il est situé sur le Campus 2 de l'Université de Caen (Campus Côte de Nacre) et fait partie du parc de recherche de l'ENSICAEN (www.lpc-caen.in2p3.fr/).
Le groupe Aval du Cycle Electronucléaire (ACE) rassemble deux enseignant(e)s-chercheur(e)s de l’Université de Caen, un enseignant-chercheur de l’ENSICAEN, un chercheur CNRS, deux doctorants et une chercheure associée. Son activité couvre deux thèmes de recherche : la mesure de données nucléaires d’intérêt pour l’énergie nucléaire et la physique des réacteurs nucléaires. En ce qui concerne ce dernier, le groupe ACE travaille notamment depuis plus de quinze ans sur les ADS, en étroite collaboration avec le Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (CNRS/IN2P3/LPSC Grenoble) et avec le SCK CEN, que ce soit dans le cadre de projets européens (GUINEVERE, FREYA, MYRTE) ou des collaborations bilatérales CNRS-SCK (MYRACL, SALMON).

Rémunération et avantages

Rémunération

à partir de 3 072 € brut mensuel selon expérience

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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