Le code CATHARE est un outil de simulation thermohydraulique monophasique et diphasique à échelle système [1] [2], permettant de réaliser des études de sûreté des réacteurs nucléaires en fonctionnement normal et accidentel.

Dans le cadre de développements de nouveaux concepts de réacteurs ou de l’amélioration de la sûreté du parc existant, des systèmes de sécurité dits passifs sont à l’étude. Ces systèmes viennent en complément des systèmes de sûreté actifs nécessitant un apport d’énergie, et sont conçus pour amener un réacteur nucléaire dans un état d’arrêt sûr et de le maintenir sans nécessiter d’intervention humaine pendant une longue période et en limitant le recours à des fonctions supports. Parmi les systèmes passifs à l’étude, le SAfety Condenser (SACO), permet d’extraire la puissance résiduelle et de maintenir un inventaire en eau suffisant dans les Générateurs de Vapeur (GV). Pour cela, la vapeur produite dans les GV est dirigée à travers un échangeur immergé dans une piscine (ou bien une calandre), ensuite les condensats sont redirigés vers le bas des GV.

Dans le contexte des projets internationaux PASTELS et ETHARINUS [3] mêlant industriels et organismes de recherche, des travaux ont été effectués avec CATHARE sur l’installation expérimentale PKL [4], et notamment sur l’étude d’un transitoire de Station BlackOut (SBO). Dans le contexte du groupe de travail FONESYS [5], des travaux complémentaires vont être menés afin d’approfondir les différentes analyses physiques. C’est dans ce cadre de ces nouvelles études que s’inscrit le stage proposé.

Après une prise en main de la bibliographie, du sujet et de l'utilisation du code CATHARE (et plus particulièrement du jeu de données SACO PKL), la première tâche du/de la futur(e) stagiaire sera de mettre en place une méthodologie pour extrapoler la modélisation existante de l’installation expérimentalePKL à l’échelle du réacteur industriel. Cette démarche aboutira à l’obtention d’un jeu de données dont on vérifiera le bon fonctionnement sur un transitoire accidentel typique de Station BlackOut.

Par la suite, un travail d’analyse entre les résultats des deux échelles modélisées (expérience et réacteur) sera mené. En particulier, on s'intéressera aux potentielles distorsions entre les deux calculs, et leur analyse physique. Un travail de comparaison avec des travaux menés précédemment apportera des compléments sur les choix de modélisation effectués, notamment pour la piscine du SACO.

Suite à ces calculs et analyses, des pistes d'améliorations de la modélisation pourront être proposées, et d'éventuels développements visant à améliorer la prédiction seront testés.

Etudiant/étudiante en école d'ingénieur ou en master 2 de spécialité mécanique des fluides et simulation numérique. Des connaissances en langage python, C++, et en théorie des écoulements diphasiques seraient appréciées.