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Moteur de recherche d'offres d'emploi CEA

Modélisation CFD de la convection naturelle d'un mur vertical. Application à la sûreté des SMR H/F


Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.

Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.

Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.

Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :

• La conscience des responsabilités
• La coopération
• La curiosité
  

Référence

2023-29361  

Description de l'unité

Au sein du DM2S, le Département de Modélisation des Systèmes et des Structures, le Service de Thermohydraulique et de la Mécanique des Fluides (STMF-125 personnes) conçoit, développe et qualifie les logiciels de simulation de la thermohydraulique et de la mécanique des fluides pour les réacteurs et installations nucléaires aux différentes échelles ; conçoit et réalise des programmes expérimentaux en support à la compréhension des phénomènes et à la validation des modèles physiques implantés dans les logiciels ; réalise les études et expertises qui lui sont confiées pour des applications nucléaires et quelques- unes hors nucléaire dans le domaine énergétique.

Description du poste

Domaine

Thermohydraulique et mécanique des fluides

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Modélisation CFD de la convection naturelle d'un mur vertical. Application à la sûreté des SMR H/F

Sujet de stage

Modélisation CFD de la convection naturelle d'un mur vertical chauffé. Application à la sûreté des SMR

Durée du contrat (en mois)

6

Description de l'offre

Contexte

En cas du dysfonctionnement d’un réacteur nucléaire, la chute des barres de contrôles permet l’arrêt du réacteur. Toutefois, le cœur garde une certaine puissance résiduelle qui doit tout de même être dissipée. Dans un SMR (Small Modular Reactor), l’ensemble des composantes d’un réacteur est intégré dans une cuve de confinement elle-même immergée dans une piscine d’eau d’une quinzaine de mètres de profondeur. Cette conception permet la dissipation de la puissance résiduelle par convection naturelle entre la paroi (principalement verticale) de la cuve et l’eau de la piscine (voir figure). Du fait des grandes dimensions mises en jeu, le système atteint des nombres de Rayleigh très importants, autour de 10^15, rendant l’écoulement turbulent. Le nombre de Rayleigh caractérisant les échanges thermiques par convection naturelle. Si les codes de simulation de mécanique des fluides à l’échelle CFD (Computational Fluid Dynamics) sont capables d’appréhender ce type d’écoulement, les données de validation pour des nombres de Rayleigh au-delà de 10^12 sont très rares.

 

Comme réaliser une expérience en eau impliquerait une grande hauteur d’eau et une grande puissance, nous envisageons d’utiliser de l’Hélium liquide à 4 K pour réaliser les expériences de validation. En effet, du fait de ses propriétés physiques, utiliser de l’Hélium liquide permet de réaliser ces expériences avec un dispositif de seulement 1 mètre de haut. Le CEA Grenoble possède un cryostat suffisamment grand pour accueillir ce dispositif et réaliser cette expérience de convection naturelle qui sera une première mondiale.

 

Objectifs

L’objectif de ce stage est de réaliser une simulation RANS 3D du dispositif expérimental en Hélium liquide. En effet, des calculs RANS 2D ont déjà été réalisés mais ne peuvent pas prendre en compte les effets tridimensionnels nécessaires au dimensionnement du dispositif expérimental. Un calcul LES beaucoup plus fidèle a aussi été réalisé pour obtenir un calcul de référence, mais du fait de son important coût de calcul, il n’est pas possible de multiplier les simulations pour la conception.

 

Ainsi le calcul RANS 3D proposé a deux intérêts. Le premier est d’assoir la capacité du modèle RANS à reproduire les phénomènes physiques de convection naturelle. Le second est de proposer un outil de simulation moins couteux en ressource de calcul au CEA Grenoble pour finaliser la conception du dispositif expérimental.

Ainsi, après la prise en main des outils, le programme de travail s’articulera comme suit : - Implémentation du modèle à 2 couches. Ce modèle a déjà été développé, mais il n’a pas encore été vérifié. Des développements dans le code sont envisageables.
- Mise en place du jeu de données CFD
- Réalisation des calculs
- Dépouillement et analyse des résultats.
Ce travail sera réalisé avec TrioCFD, le code CFD open-source du CEA développé en C++.

Moyens / Méthodes / Logiciels

TrioCFD

Profil du candidat

Mécanique des fluides, transferts thermiques, simulation numérique, sens physique. Une expérience avec l’environnement UNIX et une connaissance de l’ingénierie nucléaire seraient appréciées.

Localisation du poste

Site

Saclay

Localisation du poste

France, Ile-de-France, Essonne (91)

Ville

Gif-sur-Yvette

Critères candidat

Langues

  • Français (Bilingue)
  • Anglais (Courant)

Diplôme préparé

Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs

Formation recommandée

Mécanique des fluides ou simulation numérique

Possibilité de poursuite en thèse

Non

Demandeur

Disponibilité du poste

12/02/2024