Stage de fin d'études en neutronique/thermohydraulique/simulation H/F

Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

Le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) est un organisme public de recherche.

Acteur majeur de la recherche, du développement et de l'innovation, le CEA intervient dans le cadre de ses quatre missions :
. la défense et la sécurité
. l'énergie nucléaire (fission et fusion)
. la recherche technologique pour l'industrie
. la recherche fondamentale (sciences de la matière et sciences de la vie).

Avec ses 16000 salariés -techniciens, ingénieurs, chercheurs, et personnel en soutien à la recherche- le CEA participe à de nombreux projets de collaboration aux côtés de ses partenaires académiques et industriels.  

Référence

2021-19410  

Description du poste

Domaine

Thermohydraulique et mécanique des fluides

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Stage de fin d'études en neutronique/thermohydraulique/simulation H/F

Sujet de stage

Adaptation du module neutronique de cinétique ponctuelle du code système CATHARE pour modéliser le comportement d'un Réacteur à Sel Fondu.

Dans le concept de RSF (Réacteur à Sels Fondus) ou MSR en anglais, le combustible nucléaire est dissous dans un sel fondu : il est donc liquide.
L'utilisation d'un combustible liquide présente des avantages potentiels considérables en termes de sûreté intrinsèque, de pilotabilité du niveau de puissance, de gestion des déchets (en réduisant leur durée de vie), de fermeture du cycle du combustible (permettant la fermeture des mines), de compacité, etc.
Du fait de ces potentialités, les études sont menées dans quantité de pays à l'international. En France, le CEA, en tant que principal organisme en charge de l'avenir du nucléaire, s'intéresse à ce concept très prometteur, et développe pour cela des outils d'analyse numérique dédiés à ce type de réacteur. L'objectif du stage proposé est de participer au développement de ces outils numériques.

Durée du contrat (en mois)

6

Description de l'offre

L’analyse des transitoires de sûreté dans les filières de réacteurs (REP, RNR-Na, etc.) s’effectue industriellement aujourd’hui à l’aide de « codes systèmes » qui résolvent des équations de neutronique et de thermohydraulique moyennées en temps et en espace sur de larges volumes : ils sont plus rapides. Les phénomènes intervenants à une échelle inférieure à cette échelle macroscopique de modélisation (ceux étudiés par la CFD et les codes de transport neutronique) sont modélisés par des relations de fermeture. 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 (site web : https://cathare.cea.fr/).

 

Le stage proposé consiste à participer à la première mise en œuvre d’un calcul de type « système » utilisant un module neutronique de cinétique ponctuelle, avec le code CATHARE-3, pour un réacteur de type RSF.

 

Après une initiation au fonctionnement global d’un MSR, les travaux constitueront en :
- Une prise en main du code CATHARE-3 ;
- Une appropriation de l’expérience Aircraft Reactor Experiment (ARE) réalisée à ORNL dans les années 50 ;
- Une appropriation du jeu de données CATHARE-3 de l’ARE réalisé en 2021 modélisant la boucle cœur et les systèmes de refroidissement de l’ARE et ne simulant à ce jour que des régimes permanents à puissance imposée ;
- La modification de ce jeu de données afin d’utiliser le module de neutronique ponctuelle de CATHARE-3 pour calculer la puissance du cœur, et une première comparaison avec les résultats de l’expérience ;
- Une compréhension du modèle de neutronique ponctuelle actuel embarqué dans le code CATHARE-3 ;

- Une compréhension des besoins liés au comportement neutronique spécifique des RSF ;
- Une recherche bibliographique des solutions envisagées pour d’autres codes système ;
- L’élaboration d’une solution implémentable dans le code CATHARE-3 ;
- L’implémentation de la solution dans le code (développement en C++) ;
- Une première vérification de la solution sur un cas analytique si possible ;
- Une première validation de la solution via la simulation d’un essai de pilotage de la puissance dans l’ARE par action sur le débit du circuit de refroidissement.

 

Les calculs de couplage de codes fins APOLLO3-TrioCFD réalisés en parallèle par le reste de l’équipe pourront servir de support à l’analyse, la compréhension et à la mise au point des calculs CATHARE-3.

 

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.

Moyens / Méthodes / Logiciels

Utilisation et développement du code de calcul CATHARE-3 en langage C++ ; environnement LINUX.

Profil du candidat

Formation Master 2, 3ème année d’école d’ingénieur, ou équivalent en neutronique, en mécanique des fluides, en simulation nuumérique ou en génie nucléaire.

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

Localisation du poste

Site

Saclay

Localisation du poste

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

Ville

Saclay