Le code CATHARE (Code avancé de thermohydraulique pour les accidents dans les réacteurs à eau), est un code de thermohydraulique système développé par le CEA depuis 1979. À l’origine conçu pour les réacteurs à eau pressurisée, il permet aujourd’hui de réaliser des études physiques sur un grand nombre de réacteurs et de fluides (réacteurs rapides refroidis au sodium, au plomb, réacteurs à haute température, réacteurs de recherche etc.). 

Parmi les accidents potentiels étudiés, les transitoires d’insertion de réactivité neutronique, généralement appelés RIA (Reactivity-Initiated Accidents), consistent en une augmentation exponentielle de puissance du cœur du réacteur. Celle-ci dépend de plusieurs paramètres, notamment de la réactivité insérée ainsi que le type de cœur considéré, et peut se traduire par une multiplication de la puissance par un facteur 200 000 en quelques millisecondes comme dans le réacteur expérimental CABRI. Pour des réacteurs de recherche notamment, parfois hautement enrichis et avec combustible métallique, l’accident peut mener à la vaporisation rapide du réfrigérant et à la destruction du cœur. Ces accidents ont été étudiés dans des installations expérimentales comme le réacteur SPERT (Etats-Unis, années 1950) qui fournit de précieuses informations sur l’évolution de la température de gaine dans le cœur au cours d’un tel accident. Afin d’avoir une idée de la rapidité et de l’intensité de ce type d’accidents, une vidéo de l’essai du réacteur SPERT-I (test volontairement destructif) est disponible en ligne : https://www.youtube.com/watch?v=0FIhafVX_6I .

Ce stage consiste à étudier les différents phénomènes physiques intervenant au cours de ces transitoires et influençant les échanges thermiques et la production de vapeur.
Les résultats expérimentaux du réacteur SPERT-IV forment une base de données très complète et l’objectif est de modéliser ce réacteur avec une version spécifique de CATHARE (PALANTIR) qui contient des modèles plus adaptés à ces transitoires que les modèles standard de CATHARE. 
Les principales pistes d’amélioration du code portant notamment sur l’échange paroi-fluide en ébullition nucléée, il s’agira d’étudier l’effet sur la température de paroi et sur la production de vapeur de divers modèles d’échange en ébullition nucléée : corrélation de Thom, corrélation de Jens-Lottes modifiée pour les transitoires rapides et modèle mécaniste de Kurul-Podowski.
Ces expériences présentant un fort couplage neutronique et thermohydraulique, l’étudiant pourra, si le temps le permet, réaliser des calculs multiphysiques.

Etudiant/étudiante en école d'ingénieur ou en master 2 : mécanique des fluides ou génie nucléaire, avec souhait éventuel de poursuite en thèse.

Connaissances en neutronique appréciées mais non indispensables.