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Doctorant en physique des réacteurs nucléaires à sels fondus (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : lundi 2 août 2021

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Informations générales

Référence : UMR5821-CHRVEL-095
Lieu de travail : GRENOBLE
Date de publication : lundi 12 juillet 2021
Nom du responsable scientifique : Elsa Merle
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 novembre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Etude des effets de seuil en termes de sûreté/fonctionnement, de conception et de gestion de la matière d'un réacteur à sels fondus de type SMR en cycle du combustible U/Pu.
Les réacteurs nucléaires à sels fondus (RSF) ont un très grand potentiel en termes de sûreté et de flexibilité. Il s'agit de réacteur dont le combustible est dissous dans un mélange de sels fondus (liquide), jouant le rôle de caloporteur. Le sel circule au travers d'une zone appelée « cœur » où il est rendu critique par géométrie, produisant ainsi de la chaleur, qu'il restitue en traversant un échangeur de chaleur, permettant ainsi de valoriser l'énergie produite, soit sous forme de chaleur (rôle calogène), soit sous forme d'électricité (rôle électrogène). Ce type de réacteur se caractérise par son comportement intrinsèquement stable, et sa versatilité (choix du cycle, choix du spectre neutronique, choix du sel, etc.) et donc la polyvalence de ses applications (réacteur électrogène sur une gamme allant de la petite à la très grosse puissance, incinérateur de déchets à forte activité et à vie longue par transmutation, etc.). Ces qualités étant recherchée dans le contexte nucléaire actuel, il suscite un fort regain d'intérêt en France, en Europe et dans le monde. Depuis une vingtaine d'années l'équipe MSFR (Molten Salt Fast Reactor) du LPSC (Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie) étudie ce type de réacteur sous diverses déclinaisons et plus spécifiquement la version dite MSFR de référence, réacteur régénérateur de puissance élevée fonctionnant en cycle Thorium et avec un sel fluorure.
Compte tenu du net regain d'intérêt pour cette technologie prometteuse, de nouvelles collaborations se sont mises en place, et de nouvelles études sont en cours autour d'autres applications et versions du concept MSFR, notamment en tant que petit réacteur modulaire (Small Modular Reactor ou SMR) de puissance et/ou de volume réduits, utilisant notamment le cycle du combustible U/Pu correspondant au cycle combustible en France. Un tel réacteur peut ainsi avoir des applications en production d'énergie ou encore pour l'incinération des déchets nucléaires avec un intérêt stratégique pour la France de fermer son cycle du combustible. Framatome, en collaboration avec l'équipe MSFR du LPSC, souhaite bâtir un projet autour des recherches en physique des réacteurs et sûreté nucléaire pour la faisabilité et l'optimisation d'un tel MSFR de plus petite taille dit Small-MSFR ou S-MSFR.
Le sujet de la thèse consiste à rechercher et étudier les effets de seuil qui ont lieu en réduisant la taille et/ou la puissance du réacteur, par exemple en lien avec la physique des réacteurs (contrôle de la réactivité, distributions de puissance et température, capacité de suivi de charge, design…), économique (simplification des composants, effet d'échelle…) ou encore ayant un impact sur la sûreté du système (analyse sur sûreté, évacuation de la chaleur résiduelle…). Ces études seront réalisées avec les outils de simulation et les méthodologies d'analyses développées lors de deux précédentes thèses (A. Laureau en 2015 et D. Gérardin en 2018 en collaboration avec Framatome sur les analyses de sûreté dans le cadre du projet européen SAMOFAR) réalisées dans l'équipe MSFR du LPSC Grenoble, et durant lesquelles une approche de sûreté, un simulateur de réacteur et des outils de calculs d'accidents (notamment le code de neutronique TFM couplé aux codes de thermohydraulique OpenFOAM et maintenant StarCCM+) ont été développés. Par ailleurs, Framatome et le CNRS collaborent dans le cadre du projet européen SAMOSAFER, projet dans lequel Framatome est en charge avec le CEA du groupe de travail sur l'analyse de sûreté du MSFR de référence. L'apport de Framatome dans la thèse se fera au travers de l'expertise en sûreté nucléaire de réacteurs de 4ème génération à combustible solide et liquide, des méthodes d'analyse de risque et de leurs modalités d'applications, en conception de réacteurs ainsi qu'en neutronique et thermohydraulique des réacteurs nucléaires.

Contexte de travail

Le laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie de Grenoble (LPSC) (http://lpsc.in2p3.fr) est une unité mixte de recherche associant le CNRS-IN2P3, l'Université Grenoble Alpes (UGA) et l'école Grenoble INP, pour un effectif moyen d'environ 230 personnes.
Le doctorant(e) sera affecté́(e) à l'Equipe MSFR composée de 2 agents du LPSC (1 professeure et 1 directeur de recherche émérite) et sera placé(e) sous l'autorité hiérarchique directe du responsable d'équipe (E. Merle).
Son directeur de thèse sera Elsa Merle (CNRS/Grenoble INP) et il/elle sera co-encadré(e) par Thomas Boisseau (Framatome), Axel Laureau (CNRS) et Florian Vaiana (Framatome).
Le doctorant sous contrat CNRS sera basé durant la première moitié de la thèse chez Framatome Lyon et durant l'autre moitié au LPSC Grenoble. Les travaux de recherche seront pluridisciplinaires allant de la physique des réacteurs à l'analyse de sûreté.

Informations complémentaires

Le(la) candidat(e) devra être titulaire d'un Master en physique nucléaire ou physique des réacteurs ou équivalent. Il ou elle devra :
•Avoir de bonnes notions de physique des réacteurs (neutronique, thermohydraulique, sûreté…)
•Etre capable de travailler en équipe dans le cadre de collaborations très variées
•Etre habitué à développer du code informatique, notamment en langage Java
•Maîtriser une production importante de données
•Maîtriser le français et l'anglais scientifique, parlé et écrit

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