Stage-performances, sûreté d'un réacteur à sel fondu (msr) équipé d'un cycle de conversion d'énergie 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.

Les réacteurs à sels fondus (MSR) font partie des concepts de réacteurs nucléaires de Génération IV. Le combustible nucléaire est généralement sous forme liquide, dissous dans un sel en circulation forcée du cœur aux échangeurs de chaleur. La chaleur récupérée est ensuite convertie en électricité par un système de conversion d’énergie (SCE).

Les MSR ont de potentiels avantages en terme de sûreté et de performances de pilotage (suivi de charge), grâce aux contre-réactions neutroniques, mais le point de solidification élevé des sels implique un risque en cas de refroidissement incontrôlé du combustible. L’étude du fonctionnement et de la sûreté d’un MSR doit donc porter sur l’ensemble du système, du cœur à la source froide. Le code de calcul multiphysique à l’échelle système CATHARE3 permet ce type de modélisation.

Le CEA s’intéresse depuis plusieurs années aux MSR. Les études menées ont abouti au concept du réacteur ARAMIS, utilisant un sel combustible chlorure et à spectre neutronique rapide. A ce stade, le SCE n’a pas été dimensionné, et les études de pilotage et de sûreté n’ont porté que sur la partie nucléaire.

Le stage a donc pour but de produire un jeu de données pour le code CATHARE3 modélisant le réacteur ARAMIS et son SCE, et d’étudier sa dynamique. Pour cela, on s’appuiera sur des jeux de données existant de la partie nucléaire d’ARAMIS, ainsi que de SCE d’autres réacteurs étudiés par le CEA, à savoir les réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium (RNR-Na), un autre concept de Génération IV.

Au cours du stage, il est attendu de :

* Prendre en main le code CATHARE3 et les jeux de données de la chaudière d’ARAMIS ainsi que du SCE de RNR-Na ;
* Proposer des adaptations du jeu de données du SCE de RNR-Na au point de fonctionnement d’ARAMIS, par des études de dimensionnement des composants et du cycle ;
* Coupler les jeux de données CATHARE3 ;
* Etudier avec CATHARE3 le comportement dynamique du système lors d’accidents ou de transitoires de pilotage.

Le stage se déroulera au centre de Cadarache (13) du CEA, à proximité d’Aix-en-Provence. L’unité d’accueil est le Laboratoire de pré-Conception et d’Optimisation des Systèmes (LCOS), un laboratoire spécialisé dans la conception et l’étude du fonctionnement-sûreté des réacteurs nucléaires innovants. On y retrouve des compétences en dimensionnement de cycles de conversion d’énergie et des principaux composants, ainsi qu’en modélisation, notamment avec le code CATHARE3.

Les résultats du stage pourraient être valorisés par une publication scientifique, et serviront de base au développement d’un simulateur de fonctionnement d’un MSR.

Ressources :

* Code CATHARE3 : https://cathare.cea.fr
* Travaux de thèse présentant le concept ARAMIS : https://theses.hal.science/tel-04851404