Stage couplage codes de thermohydraulique/neutronique

SACLAY, 91

il y a 6 jours

Stage

Sujet de stage : Étude d'un cœur SMR grâce à un couplage de codes de neutronique et de thermohydraulique

Mots-clés / spécialité : Thermohydraulique, neutronique, couplage, SMR

Contexte

Le Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA) est un organisme de recherche scientifique français dont une des nombreuses missions est de comprendre et de simuler le fonctionnement des réacteurs nucléaires, et notamment le refroidissement de leurs cœurs. Dans ce contexte, vous prendrez part au développement et à la vérification des codes de thermohydraulique et de neutronique, respectivement CATHARE [1] et TRUST-NK [2]. CATHARE est un code de simulation de thermohydraulique à l'échelle système (le réacteur peut être simulé en entier), qui est utilisé pour les études de sûreté des réacteurs nucléaires français en fonctionnement normal et accidentel. TRUST-NK est un code de neutronique cœur, permettant de réaliser des calculs en diffusion multi-groupes ou de transport simplifié (SPn).

Les SMR (Small Modular Reactors) réfrigéré à eau sont considéré comme une technologie en appuis à la relance du nucléaire grâce à leur possible intégration plus rapide sur les réseaux électriques et la possible réduction de leurs coûts. Différents prototypes incluant de solutions innovatives sont en développement dans le monde [3].

Dans ce contexte, le cœur PRATIC [4] a été proposé par le CEA. PRATIC est un projet de SMR académique partageant les principales caractéristiques et performances des concepts industriels qui permettra d'approfondir la compréhension de ces prototypes. Dans ce cadre, un benchmark international est proposé pour confronter les résultats de différents codes (dont le couplage TRUST-NK - CATHARE) sur un cas réaliste et évaluer les performances neutroniques.

Objectifs

Votre mission sera de coupler TRUST-NK et le module 3D de CATHARE pour simuler le cas du benchmark PRATIC. Vos activités iront du développement du code jusqu'à l'analyse physique des résultats, qui seront comparés à ceux des autres partenaires du benchmark, utilisant d'autres couplages. Grâce à cette mission, vous aurez l'occasion d'appréhender différentes physiques mais aussi différentes échelles de simulation, ce qui vous donnera une vision exhaustive du fonctionnement d'un réacteur nucléaire. De plus, vous aurez l'occasion de prendre en main des codes largement utilisés dans l'industrie nucléaire. Vos travaux nous permettront d'élargir la base de validation des codes TRUST-NK et CATHARE.

Les étapes envisagées pour ce stage seront :

la prise en main du benchmark PRATIC,
la prise en main des codes TRUST-NK et du module 3D de CATHARE,
le développement du couplage entre ces deux codes,
la modélisation et la simulation du cœur SMR grâce au couplage,
l'analyse physique des résultats.

Environnement de travail

Ce stage est proposé par le Laboratoire de Développement aux Échelles Industrielles (LDEI) qui est en charge du développement et de la validation des codes CATHARE et TRUST-NK. Ce dernier fait partie du Service de Thermohydraulique et de Mécanique des Fluides (STMF) de la Direction des Energies (DES) du centre de Saclay du CEA. Une collaboration avec le Service d'Études des Réacteurs et de Mathématiques Appliquées (SERMA) de la Direction des Energies (DES) du centre de Saclay du CEA est aussi prévu.

Compétences requises ou souhaitées

Connaissances en programmation C++, mathématiques appliquées, thermohydraulique, neutronique, système linux.

Profil recherché

Étudiant/étudiante en école d'ingénieur (ou en master 2) en génie atomique, génie informatique, mathématiques appliquées, avec un goût prononcé pour la recherche appliquée.

[1] CATHARE, Thermal-hydraulic simulation of multiphase flow dynamics. Site en visité en sept. 2025.

[2] Ouazzani, A., Gorsse, Y., & Gerschenfeld, A Coupled neutronics and thermal-hydraulics using TRUST-NK for high performance computing in molten salt reactor simulation. In EPJ Web of Conferences (Vol. 302, p EDP Sciences.

[3] International Atomic Energy Agency, Small Modular Reactors: Advances in SMR Developments 2024. International Atomic Energy Agency Vienna, Austria.

[4] Vuiart R., Eustache A., Eveillard S., Prulhière G PRATIC: A soluble-boron-free, pressurized water cooled, SMR core benchmark. EPJ Nuclear Sci. Technol , DOI: /epjn/2024026

Type d'emploi : Stage
Durée du contrat : 6 mois

Rémunération : 1 000,00€ à 2 000,00€ par mois

Avantages :