Le CEA, en partenariat avec ORANO, a lancé en 2020 un programme d’étude pluridisciplinaire autour de la technologie des réacteurs à sel fondu. Dans ce type de réacteur, le combustible se trouve sous forme liquide et circule au sein d’un circuit fermé. Le combustible est un mélange d’halogènes et de noyaux fissiles qui est liquide à haute température.  Le combustible assure à la fois la fonction de production de chaleur mais aussi de transport de chaleur vers les systèmes de conversion d’énergie. 

Dans un RSF, la maîtrise de la température du sel permet de piloter le cœur via les contre-réactions neutroniques. Un refroidissement du sel tend à augmenter la puissance du réacteur par densification du milieu salin tandis qu’un échauffement induit une baisse de puissance. Les RSF ont été intensivement étudiés aux Etats-Unis dans les années 1960 avec la réalisation de prototypes de faible puissance (ARE, MSRE). Depuis une dizaine d’année un regain d’intérêt se développe à l’international autour de cette technologie avec de nombreux projets de réacteurs (USA, Russie, Chine, Europe) et notamment en France avec le projet ISAC. 

L’analyse des transitoires de sûreté dans les filières de réacteurs (REP, RNR-Na, et aujourd’hui RSF) s’effectue industriellement aujourd’hui à l’aide de « codes systèmes » qui résolvent des équations de thermohydraulique moyennées en temps et en espace sur de larges volumes afin de pouvoir réaliser un grand nombre de calculs en peu de temps. Les phénomènes intervenants à une échelle inférieure à cette échelle macroscopique de modélisation (ceux étudiés par la CFD) sont modélisés par des relations de fermeture dans les codes systèmes. Au CEA et en France, les codes CATHARE-2, et plus récemment CATHARE-3, sont les codes systèmes de référence pour les études de sûreté des réacteurs à l’échelle nationale.

L’objectif du stage est de reprendre et améliorer un modèle CATHARE-3 du réacteur MSRE (Molten Salt Reactor Experiment) selon différentes pistes mises en évidence en 2024 et 2025. Ensuite, de nouveaux transitoires seront modélisés et simulés et les résultats obtenus par le code seront comparés aux résultats expérimentaux afin de qualifier l’état de validation du code sur ce type de transitoire.

Les résultats du stage pourront être valorisés dans le cadre du projet R&D MSR et faire l’objet d’une publication externe.  

Ce stage s’adresse à un étudiant motivé par la réalisation d’actions de R&D en relation avec un concept innovant de réacteur nucléaire.

Un goût pour l’innovation, les sujets amonts, les études transverses et les équipes pluridisciplinaires seront un plus.

Connaitre l’environnement LINUX et la programmation en Python sera également apprécié.

Le stage se déroulera au centre CEA de Saclay au sein du Service de Thermohydraulique et de Mécanique des Fluides (STMF), et plus précisément dans l’équipe qui développe et valide le code CATHARE-3. Cependant, l’équipe MSR est transverse au STMF et au SERMA (le service du DM2S dédié à la neutronique) et le stagiaire aura des interactions (réunions, discussions, travaux, résultats, etc.) avec l’ensemble des membres de l’équipe.

En parallèle de ce stage, un stage similaire se déroulera au centre CEA de Cadarache. Les deux stagiaires seront mis en contact afin de favoriser l’entre-aide.