Stage - démarrage d'un réacteur à eau légère avec le chauffage nucléaire et la circulation naturelle h/f

Vous serez accueilli·e au sein del’IRESNE, institut de la DES, où vous intégrerez l’équipe du laboratoire et participerez pleinement à ses activités.

Plusieurs concepts récents de Small Modular Reactors (SMR) à spectre thermique reposent sur une circulation de l’eau en convection naturelle dans le circuit primaire, y compris en fonctionnement normal, pour augmenter la sûreté intrinsèque (NuScale, Calogena, Archeos, LDR-50…). L’absence de pompe primaire demande l’adoption de nouvelles procédures pour le chauffage de l’eau. Leur phase de démarrage sera alors différente de celle des REP (Réacteurs à Eau Pressurisée).


Dans les REP, la divergence se fait à chaud afin de maximiser (en valeur absolue) le coefficient de température modérateur (CTM). Ce coefficient stabilisant est important pour assurer la sûreté intrinsèque du réacteur. La présence du bore dans l’eau tend à minimiser le CTM surtout à faible température, d’où la nécessité de chauffer l’eau avant de diverger.


Pour les REB (Réacteurs à Eau Bouillante), les conditions de démarrage dépendent de la conception. Dans plusieurs cas il est préférable de s’approcher des conditions de fonctionnement nominales avant de diverger afin de s’appuyer sur l’effet stabilisant du vide (bulles de vapeur). En particulier, si l’efficacité des grappes est maximale à froid, la divergence sera interdite à froid afin de minimiser l’impact d’un accident de retrait de grappe.


Le stage vise à simuler la phase de démarrage d’Archeos : un SMR calogène à convection naturelle sans bore soluble. Le but étant d’étudier la possibilité d’une divergence à froid et du chauffage de l’eau avec la chaleur nucléaire. En effet, l’absence du bore dans le modérateur est favorable à une divergence à froid. Les circuits primaire et secondaire sont conçus pour fonctionner en régime d’écoulement monophasique, ce qui minimise le risque d’instabilités. L’efficacité des grappes sera à étudier.


Des simulations couplées neutronique/thermohydraulique sont alors nécessaires. Plusieurs modélisations sont envisagées : une modélisation du système entier avec le code CATHARE3 pour la thermohydraulique et CRONOS2 pour la neutronique, et une modélisation fine du cœur avec FLICA5 pour la thermohydraulique et APOLLO3 pour la neutronique. La simulation des transitoires de démarrage visera à vérifier la stabilité de l’écoulement et de la puissance tout au long de cette phase. Elle vise aussi à identifier les phases critiques vis-à-vis des critères de sûreté (marge à la crise d’ébullition, coefficients de contre-réaction, efficacité des grappes).


Ce stage sera l’opportunité pour l’étudiant de travailler dans plusieurs disciplines telles que la neutronique, la thermohydraulique, et le couplage entre les deux. Il nécessitera un profil orienté vers la physique des réacteurs nucléaires et la simulation numérique.