Contexte
Les réacteurs expérimentaux de type piscine sont utilisés pour des tests de matériaux sous irradiation ou encore pour la production de radio-isotopes pour l‘industrie et la médecine. En cas d’insertion accidentelle de réactivité (RIA) dans le cœur d‘un tel réacteur, la puissance générée peut augmenter de manière exponentielle. Le réacteur va alors passer séquentiellement par différents régimes de transferts thermiques : transfert thermique monophasique, déclenchement de l’ébullition puis ébullition nucléée. Si l’excursion de puissance n’est pas suffisamment atténuée par les contre-réactions neutroniques, la crise d‘ébullition peut survenir, menant à la transition vers le régime d’ébullition en film. Caractérisé par une forte dégradation des transferts thermiques et d’une partie des contre-réactions neutroniques, ce régime est à même d‘engendrer une fonte du combustible et par la suite une réaction chimique explosive.
La simulation numérique de ce scénario accidentel est réalisée au CEA avec le code de calcul de référence, nommé CATHARE. 

Objectifs
Un objectif préliminaire confié au stagiaire consistera en la prise en main de la littérature scientifique liée, à la fois au scénario accidentel RIA sur des réacteurs de type piscine, et aux méthodes probabilistes de traitement des incertitudes appliquées dans la littérature sur ce type de scénario. En particulier, le/la stagiaire s’appuiera sur des travaux préliminaires effectués au CEA avec le code CATHARE dont l’objectif était l’identification des variables d’entrée prédominantes pour garantir l’intégrité du cœur du réacteur. Ces travaux ont permis de mieux comprendre la grande complexité de la simulation transitoire, caractérisé par des phénomènes physiques de « bifurcation ». Une bifurcation désigne le passage soudain de la simulation d’un régime de transfert thermique à un autre (ex : ébullition nucléée vers ébullition en film) en fonction des conditions expérimentales neutroniques et thermohydraulique du scénario (ex : réactivité, débit) et des incertitudes de modélisation physique (ex : échanges thermique, critères de changement de régime, etc.), sans que l’on puisse déterminer a priori les combinaisons de variables qui en sont à l’origine. Le stage se concentrera alors sur la réalisation des deux tâches suivantes :
1.      L’identification, d’une part, des variables entraînant ces bifurcations via des méthodes d’analyse de sensibilité dédiées à des variables d’entrée probabilistes et, d’autre part, des configurations pénalisantes de ces variables pour la sûreté du réacteur (le terme « pénalisant » se rapportant ici aux configurations critiques pour la tenue du cœur du réacteur).

2.     L’estimation de la probabilité que l’intégrité du cœur du réacteur soit garantie, en fonction des conditions expérimentales. Pour cela, des méthodes d’apprentissage automatique de classification et de régression (basées par exemple sur les processus aléatoires gaussiens) seront utilisées.

Etudiant(e) de niveau bac+5 en école d'ingénieur généraliste ou Master 2 avec un goût prononcé pour les probabilités et statistiques, le Machine Learning et la modélisation des systèmes thermohydrauliques complexes en mécanique des fluides.