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

Description du Poste

Sujet De Thèse

Sûreté et dimensionnement de réacteur à sels fondus : stabilité en fonctionnement et impact des perturbations
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 sa 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 de réacteurs à sels fondus.
Cette thèse s’inscrit dans ce contexte où de multiples concepts de RSF non finalisés existent avec de fortes incertitudes sur l’optimum de conception, que ce soit sur le choix du sel, du combustible, de l’organisation des composants ainsi que sur la stabilité en fonctionnement normal. Concernant ce dernier point en effet, l’état de l’art montre que même en régime nominal, les variations associées au mouvement fluide du sel ont un impact sur la puissance, en la faisant osciller autours d’un point d’équilibre. D’autres phénomènes instationnaires (onde de choc par exemple) peuvent aussi perturber le fonctionnement, à la fois en régime nominal et accidentel. L’objectif général est de chercher à comprendre quel sont les impacts de certaines perturbations sur l’efficacité et la sûreté du réacteur, au travers notamment de trois approches.
La première concerne l’impact de l’instationnarité en fonctionnement normal sur le circuit combustible et intermédiaire. Cette analyse se fera au moyen d’un couplage entre un code neutronique-CFD et CFD-système. Le couplage neutronique-CFD vise à représenter le circuit combustible de la manière la plus réaliste possible, tandis que le couplage CFD-système permet de représenter l’impact des fluctuations sur l’évolution jusqu’au circuit intermédiaire.
La seconde concerne l’impact sur la mécanique et la neutronique de phénomènes associés aux ondes de pressions lors de transitoires rapides. Cette problématique sera traitée au moyen d’un couplage triple neutronique-CFD-Mécanique. Ce couplage triple permet de prendre en compte l’effet de déformation au moyen d’ondes de pression de la cuve, et l’impact de cette déformation sur la neutronique et la thermohydraulique.
Enfin, la troisième approche consiste à trouver comment concevoir un prototype de réacteur à sel fondu qui soit le plus représentatif des différents types de concept, notamment vis à vis des deux phénomènes physiques précédents. Cela passe par le design de cœurs et de l’estimation de la représentativité de différentes expériences réalisables en fonction des phénomènes physiques étudiés.
Ces travaux s’appuieront sur à la fois sur des développements passés sur la modélisation multi-physique tant au LPSC et à Framatome, et sera réalisée principalement dans le cadre du Projet Européen ENDURANCE, avec des contributions possibles à d’autres projets européens ou nationaux sur les réacteurs à sels fondus auxquels participent les membres de l’équipe MSFR.

Votre Environnement de Travail

Le doctorant, la doctorante sous contrat CNRS sera basé durant la première partie de la thèse chez Framatome Lyon et durant l’autre partie de la thèse au LPSC Grenoble. Les travaux de recherche seront pluridisciplinaires allant de la physique des réacteurs à l’analyse de sûreté.
La personne recrutée 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…)
•Être capable de travailler en équipe dans le cadre de collaborations très variées
•Être habitué à développer du code informatique, notamment en langage Java et Python
•Maîtriser une production importante de données
•Maîtriser le français et l'anglais scientifique, parlé et écrit.

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel

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€

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