Contexte

Les réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium (RNR-Na) constituent une filière de quatrième génération de systèmes nucléaires prometteuse et étudiée de longue date pour leurs performances en matière de gestion des matières nucléaires et de sûreté passive. L'utilisation du sodium liquide, choisi comme fluide caloporteur pour ses excellentes propriétés de transfert thermique et sa température de saturation très élevée à pression atmosphérique, impose néanmoins une caractérisation fine des phénomènes thermohydrauliques au sein du cœur, en particulier dans les assemblages combustibles.

Le code système CATHARE-3, développé par le CEA, EDF, Framatome et l'ASNR, est historiquement dédié à la simulation des transitoires accidentels dans les réacteurs à eau. Aujourd'hui, il est également utilisé et adapté à d’autres technologies de réacteurs, notamment les réacteurs à caloporteur sodium. Ainsi, il est nécessaire de valider le code sur ces nouvelles applications.

Objectifs

Le stage proposé portera sur la modélisation numérique et la simulation, à l'aide du code CATHARE-3, d'essais de thermohydraulique représentatifs de configurations d'assemblages à fils espaceurs hélicoïdaux typique des RNR-Na. Deux campagnes expérimentales serviront de support à ce travail : les essais MIR61, et les essais THORS menés à l'ORNL sur des faisceaux hexagonaux à 61 aiguilles. L'étudiant aura pour mission de construire les jeux de données CATHARE-3 correspondant à ces géométries expérimentales et aux conditions d'essais et de réaliser les calculs associés.

Une part du travail consistera en la validation de ces modélisations par confrontation systématique aux données expérimentales disponibles (profils de température, pertes de charge), afin d'évaluer la capacité du code à restituer les phénomènes physiques observés. L'étudiant sera ainsi amené à analyser les écarts calcul/expérience et à en identifier les origines (physiques, numériques ou liées à la modélisation). Ce travail contribuera à la qualification et à la consolidation de la base de validation du code CATHARE-3 pour les applications RNR-Na.

Environnement de travail

Le stage se déroulera au centre CEA de Paris-Saclay, sur le site de Saclay, au sein du Laboratoire de Thermohydraulique pour les énergies Bas Carbone (LTBC).

Compétences requises ou souhaitées

• Formation en mécanique des fluides et transferts thermiques.
• Maîtrise de l'environnement Linux.
• Sens physique et esprit critique dans l'analyse des résultats.
• Capacités rédactionnelles pour la synthèse et la valorisation des travaux.
• La maîtrise du français et de l'anglais sont indispensables.

Encadrement

• Antoine Ciechocki, STMF/LTBC (antoine.ciechocki@cea.fr)
• Marine Anderhuber, STMF/LTBC (marine.anderhuber@cea.fr)

Profil recherché

Ce stage s’adresse à un étudiant motivé par des activités de R&D en lien avec le développement de concepts innovants de réacteurs nucléaires. Des connaissances sur la physique des réacteurs nucléaires seraient un plus.