Couplage multiphysique pour les transitoires surcritiques en réacteurs à sels fondus H/F

Description du poste:

Description du poste

Domaine

Mécanique et thermique

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Couplage multiphysique pour les transitoires surcritiques en réacteurs à sels fondus H/F

Sujet de stage

Les réacteurs à sels fondus (MSR pour Molten Salt Reactors en anglais) figurent parmi les 6 concepts de réacteurs de 4ème génération. Les MSR utilisent un combustible liquide qui leur confère des propriétés ouvrant la voie vers des innovations de rupture majeures par rapport aux réacteurs « classiques » (utilisant du combustible solide) notamment en matière de sûreté et d'acceptation des populations, de pilotage avec les ENR, de gestion des déchets et de recyclage en alternative à l'enfouissement profond, ou encore de compacité.
Dans une optique de sûreté de cette technologie, est développé au CEA depuis 2021 un outil pour étudier les conséquences d'un régime surcritique prompt en combustible liquide. En effet, en cas d'augmentation brutale de la puissance, la dilatation du milieu provoque la propagation d'une onde de pression, cette dernière impactant la cuve du réacteur. Il est alors nécessaire de démontrer sa tenue mécanique, ainsi que la stabilité de la puissance.

Durée du contrat (en mois)

6

Description de l'offre

La phénoménologie impliquée fait appel à la neutronique (pour la puissance du réacteur), à l'hydrodynamique compressible (pour la propagation des ondes) et à la mécanique (pour l'interaction fluide-structure concernant la cuve).

L'outil développé fait appel à deux codes de calcul qui sont couplés afin de résoudre les transitoires. Le premier, Europlexus, simule la dynamique rapide (fluide compressible et structure), et le second, APOLLO3, simule le transport neutronique.

En 2025, des calculs ont montré la faisabilité du couplage interaction fluide-structure et neutronique permettant de prendre en compte à la fois le transitoire neutronique, l'écoulement du combustible et la déformation de la cuve. Ainsi, le code Europlexus simule à la fois l'écoulement compressible et la déformation de la cuve avec un matériau élastoplastique (couplage interne au code), et APOLLO3 simule le transport neutronique, les deux codes étant liés par un algorithme de couplage explicite.

Ce travail a aussi permis l'identification de verrous scientifiques tels que la loi d'état décrivant le combustible liquide, la déformation de la géométrie vue par la neutronique, et dans une moindre mesure, l'optimisation du schéma de couplage. Si le premier sujet est en cours d'étude dans le cadre d'une thèse, les deux autres sont toujours d'actualité. En effet, à ce jour, le maillage neutronique n'évolue pas : il reste fixe alors que les maillages fluide et structure peuvent se déplacer. La rétroaction de la mécanique sur la neutronique n'est donc pas pris en compte durant la simulation, ce qui est une hypothèse.

Afin d'étudier l'impact de la déformation de la cuve sur la neutronique pendant le transitoire, il est nécessaire de pouvoir déformer la géométrie vue par la neutronique. A l'aide de l'outil de couplage actuel, on évaluera initialement l'impact de configurations déformées sur les résultats neutroniques, puis on cherchera à prendre en compte la déformation de la cuve de manière simplifiée (variations de volume/densité) dans APOLLO3. On cherchera ensuite à faire évoluer le couplage en cherchant à prendre en compte la déformation de manière explicite. On s'intéressera notamment à l'outil Trust-NK, qui couple au sein d'un même outil la thermohydraulique et la neutronique sur un maillage déformable, dont la déformation pourra être pilotée via le couplage avec Europlexus.

Une autre piste pour l'évolution de l'outil de couplage est l'utilisation du code de mécanique de nouvelle génération MANTA qui permettra une meilleure flexibilité, l'exploration d'algorithmes de couplage évolués, voire d'envisager une simulation intégrant toutes les physiques couplées dans cet outil.

Moyens / Méthodes / Logiciels

Europlexus, APOLLO3, Trust-NK, Manta, C3PO

Profil du candidat

De formation BAC+5 (ingénieur/master), le candidat devra disposer de compétences solides en mécanique des fluides compressibles, en neutronique, en mécanique des structures ainsi qu'en informatique (notamment python).
Compte tenu de la diversité des disciplines abordées, le candidat devra faire preuve d'une forte capacité d'adaptation et d'autonomie. Proactivité et prise d'initiative seront également appréciées.
Une appétence pour le nucléaire innovant (start-ups, génération IV, ...) sera un bonus.

Localisation du poste

Site

Saclay

Localisation du poste

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

Ville

Saclay

Critères candidat

Diplôme préparé

Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs

Formation recommandée

Ecole d'ingénieur, Master 2

Possibilité de poursuite en thèse

Non

Demandeur

Disponibilité du poste

01/03/2026