Etude sur l'impact de la flexibilité du parc nucléaire sur les écoulements dans les turbines à vapeu F/H

Description

Contexte :

Avec l’intégration des énergies renouvelables sur le réseau électrique
français, les variations de production liées à la quantité d’énergie du vent ou solaire disponibles peuvent être importantes de jour en jour. Pour maintenir en permanence l’équilibre entre consommation et production électriques et en l’absence de solutions de stockage, certaines tranches nucléaires peuvent être mises à contribution en baissant la charge sur des périodes plus ou moins longues, lorsque les centrales de production habituellement utilisées ne suffisent pas (cycles combinés au gaz ou hydroélectricité typiquement). Les centrales nucléaires ont déjà été mises à contribution depuis leur lancement sur des phases de manoeuvrabilité (ou flexibilité) et on s’attend à ce que certaines tranches doivent être plus flexibles dans leur fonctionnement.

Ces variations de charge impliquent deux choses :

1- des fonctionnements à régime partiel plus fréquents,

2- des régimes transitoires plus fréquents. Les conditions de pression, température et humidité dans la turbine mais également dans la vanne qui régule le débit de vapeur (appelée organe d’admission ou OA) varient dans ce cas par rapport aux conditions nominales de production. Les écoulements qui en découlent sont également impactés, ce qui pourrait faire varier les contraintes mécaniques imposées à certains composants de la vanne et/ou des ailettes de la turbine. Une évaluation de l’impact sur la durée de vie de ces composants pourrait faire partie des analyses connexes à la présence d’écoulements instationnaires plus intenses.

Objectif du stage :
L’objectif du stage est de mettre en place une méthodologie de calcul qui permette de faire le lien entre les conditions partielles imposées liées à la flexibilité de tranches du parc et les conditions limites qui régissent les écoulements. Un travail d’analyse des données de capteurs sur les composants d’intérêt et des phases de flexibilité permettrait d’alimenter des calculs CFD sur des phases transitoires ou en régime partiel.
L’outil interne Curiosity permet de remonter aux données des différents capteurs présents sur une centrale. Avec des routines Python, il est possible de mettre en place des scripts d’analyse orientées sur les conditions d’écoulement qui nous intéressent afin de lancer des simulations CFD pour quantifier l’impact de fonctionner plus souvent avec des centrales nucléaires manoeuvrables. Vu la quantité de données à traiter, des compétences en machine learning, optimisation et big data sont recherchées.

Déroulement du stage :
Les étapes du stage suivront ces étapes :
1- Etude bibliographique sur les turbines à vapeur et la flexibilité
2- Prise en main de l’outil d’analyse de données du parc nucléaire Curiosity
3- Développement d’une méthodologie de récupération des données d’intérêt et
d’analyse des données associées à la flexibilité du parc nucléaire.
4- Mise en place de calculs CFD 3D (elsA ou ANSYS CFX) avec les conditions limites

Profil souhaité

Profil recherché :
- Stage de fin d’études d’école d’ingénieur ou de Master recherche
- Connaissances solides en mécanique des fluides et en thermodynamique
- Connaissances en CFD (ANSYS Fluent ou CFX, StarCCM+)
- Maîtrise de Python
- Big data, machine learning, bonnes bases en analyses statistiques
- Capacités de synthèse et d’analyse

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